一种双向谐振型直流变换器的控制方法及控制电路与流程

本技术涉及电力电子，特别涉及一种双向谐振型直流变换器的控制方法及控制电路。

背景技术：

1、在能源互连的发展趋势下，不同储能系统间的能量交互变得普遍，其中，双向直流功率变换需求逐渐被用户和市场所需要。通常为保证安全，不同能量系统间会采用隔离系统，如双向车载电源，双向充电桩等。常用的双向直流变换器多为dab(双有源桥)拓扑和cllc拓扑，其中dab拓扑通过移相控制增益和功率，但其软开关范围受限，在电池电压范围较宽时，开关管损耗大；cllc拓扑则是谐振型拓扑，通过调频实现增益和功率控制，效率较高。

2、现有的cllc谐振变换器，其副边开关管工作在同步整流状态，当开关频率大于谐振频率时，其副边开关管失去了zcs(zero current switch，零电流关断)，反并二极管工作在硬关断状态；而高压(大于等于650)硅mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半场效晶体管)的体二极管反向恢复特性较差，硬关断很可能发生低频振荡等问题，导致电路不能正常工作。另外，随着器件发展，sic(碳化硅)器件、gan(氮化镓)器件应用逐渐增加，其器件本身反向走电流时，若未开通驱动将会产生3v甚至更高的导通电压，同时随着开关频率提高，反向走电流时间在整个开关周期中的占比增大，在同步整流场合下将产生较大的导通损耗，增加了器件散热的困难，并导致了系统效率下降。

3、因此，如何发展一种改善上述技术问题的控制方案，成为一项迫切需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种双向谐振型直流变换器的控制方法及控制电路，以解决二极管低频振荡的问题，并降低导通损耗。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术第一方面提供了一种双向谐振型直流变换器的控制方法，双向谐振型直流变换器包括：变压器、原边电路、副边电路以及设置于所述变压器与所述原边电路和/或所述副边电路之间的谐振腔；所述原边电路和所述副边电路均为单相或三相桥臂电路，且所述单相或三相桥臂电路中的各开关管均带有反并联二极管或体二极管；所述控制方法包括：

4、确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻；

5、对所述副边电路中在所述副边谐振电流各半周期内需关断的开关管，设置其关断起始时刻为：相应半周期起始点过零时刻后预设延时时间的结束时刻；

6、对所述副边电路中在所述副边谐振电流各半周期内需导通的开关管，设置其导通起始时刻为：其互补开关管所述关断起始时刻后死区时间的结束时刻。

7、可选的，所述预设延时时间小于预设定值，使所述原边电路中各开关管保持零电压开通。

8、可选的，所述预设定值为：所述原边电路和所述副边电路中开关管的开关周期的10％。

9、可选的，在确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻之前，还包括：

10、获取所述双向谐振型直流变换器的输入电参数和/或输出电参数；

11、以所述预设固定值作为所述预设延时时间；或者，根据所述输入电参数和/或输出电参数中的至少一个参数进行查表，确定所述预设延时时间。

12、可选的，在确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻之前，还包括：

13、根据所述输入电参数和/或输出电参数以及预设参考信号，确定所述原边电路和所述副边电路的开关频率；

14、根据所述开关频率生成并输出所述原边电路的驱动控制信号。

15、可选的，在确定所述原边电路和所述副边电路的开关频率之后，还包括：

16、判断所述开关频率是否大于所述谐振腔的谐振频率；

17、若所述开关频率大于所述谐振频率，则执行确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻的步骤。

18、可选的，在判断所述开关频率是否大于所述谐振腔的谐振频率之后，还包括：

19、若所述开关频率小于等于所述谐振频率，则根据所述开关频率生成并输出所述副边电路的驱动控制信号，或者，执行确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻的步骤。

20、可选的，所述预设延时时间小于预设定值，使所述原边电路中各开关管保持零电压开通。

21、可选的，所述原边电路和所述副边电路均为单相桥臂电路时，其同一桥臂中两半桥臂的开关管互补导通，其不同桥臂中不同位置半桥臂的开关管动作相同。

22、可选的，所述输入电参数和/或输出电参数，包括：输入电流、输入电压、输出电流及输出电压中的至少一种。

23、可选的，根据所述输入电参数和/或输出电参数进行查表，确定所述预设延时时间时，包括：

24、根据所述输出电流及所述输出电压，确定所述预设延时时间。

25、本技术第二方面还提供了一种双向谐振型直流变换器的控制电路，双向谐振型直流变换器包括：变压器、原边电路、副边电路以及设置于所述变压器与所述原边电路和/或所述副边电路之间的谐振腔；所述原边电路和所述副边电路均为单相或三相桥臂电路，且所述单相或三相桥臂电路中的各开关管均带有反并联二极管或体二极管；所述控制电路包括：原边驱动电路、副边驱动电路、过零检测电路、控制模块以及输入采样电路和/或输出采样电路；其中，

26、所述输入采样电路用于采样所述双向谐振型直流变换器的输入电参数，所述输出采样电路用于采样所述双向谐振型直流变换器的输出电参数；

27、所述过零检测电路用于检测所述谐振腔中的电流是否过零，并生成过零信号；

28、所述控制模块用于接收所述过零信号及所述输入电参数和/或所述输出电参数，执行如上述第一方面任一种所述的双向谐振型直流变换器的控制方法，并通过所述原边驱动电路控制所述原边电路中各开关管动作，通过所述副边驱动电路控制所述副边电路中各开关管动作。

29、可选的，所述过零检测电路用于检测所述谐振腔中的电流是否过零时，具体用于：

30、确定所述双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻和/或原边谐振电流是否过零。

31、可选的，所述输入采样电路用于采样所述原边电路直流侧的输入电流和输入电压；

32、所述输出采样电路用于采样所述副边电路直流侧的输出电流和输出电压。

33、可选的，所述谐振腔，包括：至少一个谐振电感模块，以及，至少一个谐振电容模块；

34、所述谐振电感模块与所述谐振电容模块的个数均为1时，两者分别设置于所述变压器的原边和副边，或者，均设置于所述变压器的同一边；

35、所述谐振电感模块的个数大于1时，各所述谐振电感模块分别设置于所述变压器的原边和副边；所述谐振电容模块的个数大于1时，各所述谐振电容模块分别设置于所述变压器的原边和副边。

36、本技术提供的双向谐振型直流变换器的控制方法，在确定双向谐振型直流变换器的副边谐振电流的过零时刻之后，对副边电路中在副边谐振电流各半周期内需关断的开关管，设置其关断起始时刻为：相应半周期起始点过零时刻后预设延时时间的结束时刻；也即，在检测到副边谐振电流换向后，控制副边电路中相应开关管延时一段时间后再关断，不同于传统同步整流技术中在换向前即已关断的情况，因此，能够避免这些开关管的反并二极管在过零时刻附近导通，进而避免硅mosfet等反并二极管反向恢复特性较差的开关管作为整流管时出现的低频振荡等问题；而且，由于关断后电流换流至同桥臂内互补开关管的反并二极管或体二极管，也即换流至半周期内需导通的开关管的反并二极管或体二极管，所以经过死区时间后，再控制这些需要导通的开关管开通，即可实现对其的零电压开通。另外，相对于传统同步整流技术而言，本控制方法有效减小了驱动未开反向流过电流持续时间，使其仅为上述死区时间，进而在sic以及gan器件同步整流应用场合具有明显的效率优势。