正反激双向DC-DC变换器的控制方法

摘要

一种涉及正反激双向DC-DC变换器，由变压器次、初级绕组(N_s1与N_p1)相互耦合构成正激变压器(T₁)；由另一变压器次、初级绕组(N_s2与N_p2)相互耦合构成反激变压器(T₂)，两个次级绕组(N_s1与N_s2)各自串联开关管(S₁与S₂)后同时并联于输入直流电源。两个初级绕组(N_p1与N_p2)串联后通过整流/逆变电路和直流电源(V₂)并联。利用有源箝位、RCD箝位、LCD箝位、ZVT复位等技术可组成一族双向变换器拓扑。本变换器利用正激变压器和耦合电感共同传输能量，解决了现有技术中用变压器漏电感传输能量的或用耦合电感传输能量的缺陷；避开了现有技术中电流型拓扑存在的电压尖峰问题；具有电流纹波小，实现全部开关管的软开关等优点。

主权项

1. 一种正反激双向DC-DC变换器的控制方法，将变压器次级绕组(Ns1)与初级绕组(Np1)以同名端方式相互耦合构成正激变压器(T1)；将另一变压器次级绕组(Ns2)与初级绕组(Np2)以异名端方式相互耦合构成反激变压器(T2)；将正激变压器与反激变压器的两个次级绕组(Ns1、Ns2)异名端相连后同时连于第一直流电源(Vbat)正极，将正激变压器的次级绕组(Ns1)另一端与第三开关管(S3)串联后连于第一直流电源(Vbat)负极，将反激变压器的次级绕组(Ns2)另一端与第四开关管(S4)串联后连于第一直流电源(Vbat)负极，将正、反激两个变压器的两个初级绕组(Np1、Np2)正向串联后与第二开关管(S2)和电容(Cc1)组成的串联结构相并联，正激变压器初级绕组(Np1)同名端连于第二直流电源(Vbus)正极，反激变压器初级绕组(Np2)的异名端通过与第一开关管(S1)串联后连于第二直流电源(Vbus)负极；其特征在于，利用上述各部件的连接关系，在备份模式下，第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第四开关管(S4)均工作在开关状态，第一开关管(S1)的反并联二极管(Ds1)充当整流二极管使用，开关管的开关时序为：第二开关管(S2)的控制信号与第三开关管(S3)的控制信号互补，第四开关管(S4)的控制信号与第三开关管(S3)的控制信号互补，且第四开关管(S4)的控制信号与第三开关管(S3)的控制信号具有导通重合时间，并通过调节第三开关管(S3)的占空比实现反馈控制；在充电模式下，第一开关管(S1)的控制信号与第二开关管(S2)的控制信号具有死区时间，并通过下述a)或b)两种方法，实现备份模式下的导通重合时间和充电模式下的死区时间：a)通过配置各开关管的栅极驱动电阻来实现在备份模式下的导通重合时间和在充电模式下的死区时间；b)先设置第一、第二和第三三个模拟开关(Sas1、Sas2、Sas3)，在充电模式下，第一模拟开关(Sas1)与第一直流电源(Vbat)的采样电阻相连，第二模拟开关(Sas2)与第一开关管(S1)的电流采样信号相连构成电流反馈，控制信号通过第三模拟开关(Sas3)与整形电路相连，经隔离、放大、分配后，获得充电模式下的死区时间，并给第一和第二两个开关管(S1、S2)提供驱动信号，形成充电模式下对第一直流电源(Vbat)的电压、电流双闭环控制；在备份模式下，第一模拟开关(Sas1)与第二直流电源(Vbus)的采样电阻相连，第一开关管(S1)的电流采样信号反相后与第二模拟开关(Sas2)相连构成电流反馈，控制信号反相后通过第三模拟开关(Sas3)与整形电路相连，经隔离、放大、分配后，获得备份模式下的导通重合时间，并给第二、第三和第四三个开关管(S2、S3、S4)提供驱动信号，形成充电模式下对第二直流电源(Vbus)的电压、电流双闭环控制。