雙向dc/dc變換器及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于直流變換器技術領域，尤其涉及雙向DC/DC(直流/直流)變換器及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著新能源的發(fā)展，儲能裝置得到大量應用，雙向DC/DC變換器作為共直流母線系統(tǒng)的母線與蓄電池之間的器件有著巨大的應用前景。雙向DC/DC變換器具有多種類型。
[0003]在非隔離型雙向DC/DC變換器中，具有雙橋臂的雙向DC/DC變換器因其架構簡單、可實現(xiàn)兩側電壓升降壓控制以及在兩側電壓接近時的功率控制而得到廣泛的應用。圖1示出了現(xiàn)有的具有雙橋臂的雙向DC/DC變換器的電路，包括:第一開關管MO 1、第二開關管M02、第三開關管M03、第四開關管M04、第一電容COl、第二電容C02以及電感LOl。圖1所示的雙向DC/DC變換器處于升壓模式或者降壓模式下，高壓側的濾波電容總是承擔著開關管的脈沖電流的濾波需求，而低壓側由于有濾波電感的存在，其紋波電流要小很多，這使得低壓側的濾波電容的濾波需求較小。因此，在圖1所示的雙向DC/DC變換器中，位于高壓側的濾波電容需要具有較大的電容量。
[0004]但是，圖1所示的雙向DC/DC變換器的兩側均可能作為高壓側，如果配置兩側的電容均滿足高壓側濾波電容的需求，就會導致低壓側的濾波電容出現(xiàn)過設計，如果配置兩側的電容僅滿足低壓側濾波電容的需求，就會導致高壓側的濾波電容的電流應力過大或者輸出紋波電壓不滿足需求。如何解決雙向DC/DC變換器在運行過程中不能兼顧高壓側和低壓側的濾波電容需求的問題，是本領域技術人員面臨的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種雙向DC/DC變換器及其控制方法，以解決現(xiàn)有的雙向DC/DC變換器在運行過程中，不能兼顧高壓側和低壓側的濾波電容需求的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0007]本發(fā)明公開一種雙向DC/DC變換器，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第一電容、第二電容以及電感，所述第一開關管的第一端與所述第一電容的第一端連接、作為所述雙向DC/DC變換器的第一側的正極，所述第二開關管的第二端與所述第一電容的第二端連接、作為所述雙向DC/DC變換器的第一側的負極，所述第三開關管的第一端與所述第二電容的第一端連接、作為所述雙向DC/DC變換器的第二側的正極，所述第四開關管的第二端與所述第二電容的第二端連接、作為所述雙向DC/DC變換器的第二側的負極，所述電感的第一端同時連接至所述第一開關管的第二端和所述第二開關管的第一端，所述電感的第二端同時連接至所述第三開關管的第二端和所述第四開關管的第一端，所述第一電容和所述第二電容的電容值為:所述雙向DC/DC變換器的低壓側所需的濾波電容值，所述雙向DC/DC變換器還包括電容池和切換組件；
[0008]所述切換組件與所述電容池、所述第一側的正極以及所述第二側的正極連接，在所述雙向DC/DC變換器的第一側為高壓側的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第一電容并聯(lián)，在所述雙向DC/DC變換器的第二側為高壓側的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第二電容并聯(lián)。
[0009]優(yōu)選的，在所述雙向DC/DC變換器的第一側為高壓側的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第一電容并聯(lián)，具體為:在所述第一側與所述第二側的電壓差大于第一閾值的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第一電容并聯(lián)；
[0010]在所述雙向DC/DC變換器的第二側為高壓側的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第二電容并聯(lián)，具體為:在所述第一側與所述第二側的電壓差小于第二閾值的情況下，所述切換組件將所述電容池與所述第二電容并聯(lián)；
[0011]其中，所述第一閾值為正數，所述第二閾值為負數，且所述第一閾值和所述第二閾值的絕對值相同。
[0012]優(yōu)選的，在所述第一側與所述第二側的電壓差小于第三閾值且大于第四閾值的情況下，所述切換組件將所述電容池懸置；
[0013]在所述第一側與所述第二側的電壓差處于所述第一閾值和所述第三閾值之間或者處于所述第二閾值和所述第四閾值之間的情況下，所述切換組件保持當前切換狀態(tài)；
[0014]其中，所述第三閾值為小于所述第一閾值的正數，所述第四閾值為大于所述第二閾值的負數，且所述第三閾值和所述第四閾值的絕對值相同。
[0015]優(yōu)選的，在所述第一側與所述第二側的電壓差位于所述第一閾值和所述第二閾值之間的情況下，所述切換組件保持當前切換狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選的，所述切換組件包括轉換型繼電器；
[0017]所述轉換型繼電器的動觸點與所述電容池的第一端連接，所述轉換型繼電器的第一靜觸點與所述第一側的正極連接，所述轉換型繼電器的第二靜觸點與所述第二側的正極連接；
[0018]所述電容池的第二端與所述第一側的負極以及所述第二側的負極連接。
[0019]優(yōu)選的，所述切換組件包括第一切換開關和第二切換開關；
[0020]所述第一切換開關的第一端與所述電容池的第一端連接，所述第一切換開關的第二端與所述第一側的正極連接，所述第一切換開關的控制端響應控制信號控制所述第一切換開關的第一端和第二端之間導通或斷開；
[0021]所述第二切換開關的第一端與所述電容池的第一端連接，所述第二切換開關的第二端與所述第二側的正極連接，所述第二切換開關的控制端響應控制信號控制所述第二切換開關的第一端和第二端之間導通或斷開；
[0022]所述電容池的第二端與所述第一側的負極以及所述第二側的負極連接。
[0023]優(yōu)選的，所述第一切換開關為IGBT、M0SFET、兩個反向串聯(lián)的IGBT、兩個反向串聯(lián)的MOSFET、雙向晶閘管或者繼電器；
[0024]所述第二切換開關為IGBT、M0SFET、兩個反向串聯(lián)的IGBT、兩個反向串聯(lián)的MOSFET、雙向晶閘管或者繼電器。
[0025]優(yōu)選的，在所述第一切換開關為繼電器的情況下，作為所述第一切換開關的繼電器的主觸點的兩端并聯(lián)第一緩沖電路或者第一二極管，其中，所述第一緩沖電路包括串聯(lián)的第一緩沖開關和第一電阻，所述第一二極管的陰極與所述電容池的第一端連接、陽極連接至所述第一側的正極；
[0026]在所述第二切換開關為繼電器的情況下，作為所述第二切換開關的繼電器的主觸點的兩端并聯(lián)第二緩沖電路或者第二二極管，其中，所述第二緩沖電路包括串聯(lián)的第二緩沖開關和第二電阻，所述第二二極管的陰極與所述電容池的第一端連接、陽極連接至所述第二側的正極。
[0027]本發(fā)明還公開一種控制方法，應用于上述的雙向DC/DC變換器，所述控制方法包括:
[0028]獲取所述雙向DC/DC變換器的第一側和第二側的電壓值；
[0029]確定所述第一側和所述第二側的電壓差；
[0030]根據所述電壓差確定所述雙向DC/DC變換器的高壓側；
[0031]在所述雙向DC/DC變換器的第一側為高壓側的情況下，控制切換組件將電容池與第一電容并聯(lián)；
[0032]在所述雙向DC/DC變換器的第二側為高壓側的情況下，控制所述切換組件將所述電容池與第二電容并聯(lián)。
[0033]優(yōu)選的，上述控制方法中，所述根據所述電壓差確定所述雙向DC/DC變換器的高壓偵U，包括:在所述電壓差大于第一閾值的情況下，確定所述雙向DC/DC變換器的第一側為高壓側；在所述電壓差小于第二閾值的情況下，確定所述雙向DC/DC變換器的第二側為高壓側；
[0034]其中，所述第一閾值為正數，所述第二閾值為負數，且所述第一閾值和所述第二閾值的絕對值相同。
[0035]優(yōu)選的，上述控制方法中，還包括:在所述第一側與所述第二側的電壓差小于第三閾值且大于第四閾值的情況下，控制所述切換組件將所述電容池懸置;在所述第一側與所述第二側的電壓差處于所述第一閾值和所述第三閾值之間或者處于所述第二閾值和所述第四閾值之間的情況下，控制所述切換組件保持當前切換狀態(tài)；
[0036]其中，所述第三閾值為小于所述第一閾值的正數，所述第四閾值為大于所述第二閾值的負數，且所述第三閾值和所述第四閾值的絕對值相同。
[0037]優(yōu)選的，上述控制方法中，還包括:在所述第一側與所述第二側的電壓差位于所述第一閾值和所述第二閾值之間的情況下，控制所述切換組件保持當前切換狀態(tài)。
[0038]由此可見，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明公開的雙向DC/DC變換器中，位于第一側的第一電容和位于第二側的第二電容的電容值為雙向DC/DC變換器的低壓側所需的濾波電容值，并且雙向DC/DC變換器中還設置有切換組件以及電容池，通過切換組件能夠將電容池與第一電容或者第二電容并聯(lián)。這保證了在雙向DC/DC變換器運行過程中，低壓側的濾波電容不會出現(xiàn)過設計問題，通過將高壓側的電容(當第一側為高壓側時，該電容為第一電容，當第二側為高壓側時，該電容為第二電容)與電容池并聯(lián)，能夠提高高壓側的濾波電容的電容值，滿足高壓側的濾波電容需求，從而兼顧雙向DC/DC變換器的高壓側和低壓側的濾波電容需求。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1為現(xiàn)有的具有雙橋臂的