一種高頻隔離交直流變換電路及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及一種高效的高頻隔離交直流變換電路及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在需要進(jìn)行交直流雙向變換(即充放電)的應(yīng)用場合，如儲能逆變器、離網(wǎng)逆變器、電池廠老化化成、檢測等環(huán)節(jié)，大多以低頻隔離方案為主，宄其原因主要是高頻隔離雙向變換技術(shù)較為復(fù)雜，同時高頻變換所引起的高頻開關(guān)損耗導(dǎo)致效率低下，得不償失。而低頻變壓器隔離技術(shù)相對成熟穩(wěn)定，但相對高頻隔離技術(shù)而言，其缺點(diǎn)也很明顯:低頻隔離的方法中變壓器體積龐大且笨重，因此在很多應(yīng)用場合難以推廣，使用受限。因而，有人提出兩種較為折衷的方案:一種是采用將充放電電路分離的辦法，實(shí)現(xiàn)變壓器隔離的高頻化，體積有一定的縮小，效率也可以較高，但相對體積還是較大；另外一種是采用具有雙向變換功能的電路，犧牲一定的效率，實(shí)現(xiàn)隔離的高頻化，這樣可以很大程度減小體積，并且相對于單向變換技術(shù)，功率密度和效率有一定的提高，但效率仍作出了一定的犧牲。
[0003]因此，有必要設(shè)計出一種新的電路，通過合理的變換電路以及合適的控制方法，可以實(shí)現(xiàn)高功率密度、高效率并且電氣隔離，同時又可以滿足不同電池類型的較寬電壓范圍的變換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提出一種可切換于整流模式和逆變模式工作的高頻隔離交直流變換電路及其控制方法，以解決現(xiàn)有的交直流雙向變換電路設(shè)計復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)高頻隔離且工作效率低的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的一種實(shí)施例提供一種高頻隔離交直流變換電路，包括單相交流源、直流源、第一至第二電容、高壓儲能濾波器、高頻全橋逆變電路、第一至第二高頻半橋逆變電路、驅(qū)動電路、第一至第三電感、第一至第二高頻隔離變壓器、第一至第二直流側(cè)同步開關(guān)以及與所述驅(qū)動電路連接的控制電路；所述第一電容與所述單相交流源并聯(lián)，所述第二電容與所述直流源并聯(lián)；所述高頻全橋逆變電路、第一至第二高頻半橋逆變電路均由開關(guān)管構(gòu)成；在所述高頻全橋逆變電路中:第一、第二交流端分別連接至所述第一電感的第二端和所述第一電容的第二端，第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極，所述第一電感的第一端與所述第一電容的第一端相連；在所述第一高頻半橋逆變電路中:第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極，第一交流端通過所述第二電感連接至所述第一高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的其中一端，第二交流端連接至所述第一高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的另外一端；在所述第二高頻半橋逆變電路中:第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極，第一交流端通過所述第三電感連接至所述第二高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的其中一端，第二交流端連接至所述第二高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的另外一端；所述第一直流側(cè)同步開關(guān)包括第一至第二開關(guān)管，所述第一、第二開關(guān)管的漏極分別連接至所述第一高頻隔離變壓器直流源側(cè)的第一、第三端，所述第一、第二開關(guān)管的源極同時連接至所述直流源的負(fù)極；所述第二直流側(cè)同步開關(guān)包括第三至第四開關(guān)管，所述第三、第四開關(guān)管的漏極分別連接至所述第二高頻隔離變壓器直流源側(cè)的第一、第三端，所述第三、第四開關(guān)管的源極同時連接至所述直流源的負(fù)極；所述第一、第二高頻隔離變壓器直流源側(cè)的第二端均連接至所述直流源的正極。
[0006]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種前述的高頻隔離交直流變換電路的控制方法，用于控制所述變換電路在整流模式和逆變模式之間切換工作，所述控制方法包括:當(dāng)所述變換電路工作于整流模式時:控制所述高頻全橋逆變電路工作于PFC整流狀態(tài)并進(jìn)行升壓；控制所述第一、第二高頻半橋逆變電路工作于逆變狀態(tài)；若所述直流源的吸納電流大于或等于額定電流的0.1倍，則:以PWM信號驅(qū)動所述第一至第四開關(guān)管開通，所述第一、第二開關(guān)管的開通時序以所述第一高頻半橋逆變電路的開通時序的中心為基礎(chǔ)進(jìn)行偏移，所述第三、第四開關(guān)管的開通時序以所述第二高頻半橋逆變電路的開通時序的中心為基礎(chǔ)進(jìn)行偏移，并且根據(jù)開關(guān)頻率調(diào)整開通占空比大小以獲取高效率；當(dāng)所述變換電路工作于逆變模式時:根據(jù)所述直流源的電壓:控制所述第一高頻半橋逆變電路以所述第一直流側(cè)同步開關(guān)的開通時序的中心為基礎(chǔ)進(jìn)行開通/關(guān)斷，所述第二高頻半橋逆變電路以所述第二直流側(cè)同步開關(guān)的開通時序的中心為基礎(chǔ)進(jìn)行開通/關(guān)斷，并且根據(jù)所述直流源的電壓高低進(jìn)行偏移及調(diào)整開通占空比大小以獲取高效率。
[0007]本發(fā)明另一實(shí)施例還提供一種高頻隔離交直流變換電路，包括單相交流源、直流源、第一至第三電容、高壓儲能濾波器、第一至第三高頻全橋逆變電路、驅(qū)動電路、第一至第二電感、高頻隔離變壓器以及與所述驅(qū)動電路連接的控制電路；所述第一電容與所述單相交流源并聯(lián)，所述第二電容與所述直流源并聯(lián)；所述第一至第三高頻全橋逆變電路均由開關(guān)管構(gòu)成；在所述第一高頻全橋逆變電路中:第一、第二交流端分別連接至所述第一電感的第二端和所述第一電容的第二端，第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極，所述第一電感的第一端與所述第一電容的第一端相連；在所述第二高頻全橋逆變電路中:第一交流端通過所述第二電感連接至所述高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的第一端，第二交流端通過所述第三電容連接至所述高頻隔離變壓器單相交流源側(cè)的第二端，第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極；在所述第三高頻全橋逆變電路中:第一、第二直流端分別連接至所述直流源的正極和負(fù)極，第一、第二交流端分別連接至所述高頻隔離變壓器直流源側(cè)的第一端、第二端。
[0008]本發(fā)明另一實(shí)施例還提供一種高頻隔離交直流變換電路，包括三相交流源、直流源、高壓儲能濾波器、第一至第三高頻全橋逆變電路、驅(qū)動電路、諧振電感、諧振電容、直流側(cè)濾波電容、高頻隔離變壓器以及與所述驅(qū)動電路連接的控制電路；所述三相交流源耦接至所述第一高頻全橋逆變電路的交流端，所述第一高頻全橋逆變電路的第一、第二直流端分別連接于所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極，所述三相交流源和所述第一高頻全橋逆變電路的交流端之間連接有LC濾波器；在所述第二高頻全橋逆變電路中:第一交流端通過所述諧振電感連接至所述高頻隔離變壓器三相交流源側(cè)的第一端，第二交流端通過所述諧振電容連接至所述高頻隔離變壓器三相交流源側(cè)的第二端，第一、第二直流端分別連接至所述高壓儲能濾波器的正極和負(fù)極；在所述第三高頻全橋逆變電路中:第一、第二直流端分別連接至所述直流源的正極和負(fù)極，第一、第二交流端分別連接至所述高頻隔離變壓器直流源側(cè)的第一端、第二端。
[0009]本發(fā)明提供的上述高頻隔離交直流變換電路及其控制方法，以設(shè)定的直流源參考電壓為基準(zhǔn)，根據(jù)對直流源的實(shí)時電壓，自動切換工作于整流模式和逆變模式，并且在工作過程中根據(jù)直流源的實(shí)時電壓及釋放或吸收(逆變模式:釋放；整流模式:吸收)電流大小，來改變直流側(cè)的高頻逆變橋(包括前述的第一、第二高頻半橋逆變電路)以及直流側(cè)同步開關(guān)(包括前述的第一、第二直流側(cè)同步開關(guān))的頻率和占空比大小，利用高頻逆變橋拓?fù)涞闹C振狀態(tài)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，降低了橋式逆變電路中各開關(guān)管的開通及關(guān)斷應(yīng)力，降低了開關(guān)損耗，有助于逆變電路的工作頻率提尚或者效率提尚從而提尚功率密度和減小體積；從而實(shí)現(xiàn)高功率密度，高效率以及高頻電氣隔離。此外，利用高頻逆變橋的開通時序控制，實(shí)現(xiàn)寬范圍直流電壓的反向轉(zhuǎn)換，從而使得該拓?fù)湓谛铍姵氐容^寬電壓變化范圍類似應(yīng)用中獲得高效率，比傳統(tǒng)的變換器效率提高很多。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的尚