一种双向DCDC变换电路及其充放电控制方法与流程

本发明涉及双向dcdc变换，更具体地说是指一种双向dcdc变换电路及其充放电控制方法。

背景技术：

1、双向dcdc变换电路是在保持输入、输出电压极性不变的情况下，能够根据实际所需的改变电流的方向，既可将母线侧的高电压转换为电池侧的低电压，也可将电池侧的低电压转换为母线侧的高电压，这种双向能量转换的特性使得双向dcdc变换电路成为能量存储系统、电动汽车等应用中不可或缺的组成部分，现常见的双向dcdc变换电路通常如图1或图2所示。

2、如图1所示，电池和母线之间采用一级llc双向变换器和一级buck-boost双向变换器，通过复杂的滤波网络实现平滑的电压输出，包括c2、l2、t_dis、t_chg、c3，这样不论是电池放电模式还是电池充电模式，在电池电压变化幅度范围内都能将母线电压控制在很小的变化幅度内，其缺点是成本较高，一级变换只能将直流电压调整到跟随电池电压变化的值，再经过另一级变化进一步变换才能得到所需的波动不大的电压值，过程复杂，占用控制资源较多，且效率低。

3、如图2所示，只经过一级llc谐振变换器来实现双向dcdc变换，母线与母线侧变换器之间只通过滤波器进行滤波，其缺点是放电过程中母线电压会随着电池电压的降低而大幅度的降低，充电过程中，随着电池电压的升高，相应的需要大幅提高母线电压，才能按所需的电流对电池完成快速充电，这种情况下母线电压的变化幅度非常大，且母线电压过高时，会造成逆变器电路中的晶体管应力超标，以至于在特殊情况下不得不选用更高等级的晶体管，故该双向dcdc变换电路不利于系统的稳定运行，且降低了系统的运行效率的同时，也无法实现绿色节能。

4、因此，现有的双向dcdc变换电路难以在成本较低且绿色节能的条件下，实现母线电压变化范围减小。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种双向dcdc变换电路及其充放电控制方法，以解决现有的双向dcdc变换电路难以兼顾低成本及减小母线电压变化范围的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种双向dcdc变换电路，应用于逆变器的电池及母线，其包括：

3、主电路及控制电路；所述主电路包括：依次相连的电池接入端、电池侧滤波器、电池侧变换器、高频变压器、切换开关、母线侧变换器、母线侧滤波器及母线接入端；所述高频变压器设有第一连接点及第二连接点，所述第二连接点的绕组匝数比小于所述第一连接点的绕组匝数比；所述控制电路用于控制所述第一连接点或所述第二连接点相连，以调整所述高频变压器的输出电压。

4、其中，所述切换开关设有静触点、第一动触点及第二动触点；所述静触点连接于所述母线侧变换器的输入端，所述第一动触点及所述第二动触点分别连接于所述第一连接点及所述第二连接点；所述静触点与所述第一动触点或所述第二动触点相连。

5、其中，所述高频变压器包括：电池侧绕组及母线侧绕组，所述电池侧绕组连接于所述电池侧变换器，所述切换开关连接于所述母线侧变换器；

6、所述母线侧绕组设有主抽头及中部抽头，所述第一连接点及所述第二连接点分别位于所述主抽头及所述中部抽头。

7、其中，所述电池侧变换器包括：四个开关单元，四个所述开关单元与所述高频变压器的电池侧形成第一h桥电路；所述开关单元包括：莫斯管及第一二极管，所述莫斯管与所述第一二极管并联；所述第一h桥电路与所述电池侧滤波器并联；

8、所述母线侧变换器包括：四个晶体单元，四个所述晶体单元与所述高频变压器的母线侧形成第二h桥电路；所述晶体单元包括：晶体管及第二二极管，所述晶体管和第二二极管并联；所述第二h桥电路与所述母线侧滤波器并联；

9、所述电池侧滤波器及所述母线侧滤波器均为电容。

10、其中，所述控制电路包括：

11、第一电压检测模块，连接于所述电池接入端及所述电池侧滤波电路之间，用于检测电池电压；

12、第二电压检测模块，连接于所述母线接入端及所述母线侧滤波电路之间，用于检测母线电压；

13、第一晶体管驱动模块，用于控制所述电池侧变换器工作或关断；

14、第二晶体管驱动模块，用于控制所述母线侧变换器工作或关断；

15、第一电流检测模块，用于采集所述电池侧变换器的工作电流；

16、第二电流检测模块，用于采集所述母线侧变换器的工作电流；

17、切换开关驱动模块，用于驱使所述切换开关连接所述第一连接点或所述第二连接端；

18、信号处理模块，所述第一电压检测模块、所述第二电压检测模块、所述第一晶体管驱动模块、所述第二晶体管驱动模块、所述第一电流检测模块、所述第二电流检测模块、所述切换开关驱动模块分别电连接于所述信号处理。

19、其中，所述主电路还包括：

20、第一霍尔元件，设于所述电池侧变换器及所述高频变压器之间，用于检测所述电池侧变换器的工作电流；所述第一电流检测模块连接所述第一霍尔元件；

21、第二霍尔元件，设于所述高频变压器及所述母线侧变换器之间，用于检测所述母线侧变换器的工作电流；所述第二电流检测模块连接所述第二霍尔元件。

22、第二方面，本发明实施例还提供了一种双向dcdc变换电路的充电控制方法，该方法由如上述的双向dcdc变换电路执行，其包括以下步骤：

23、步骤一，检测母线电压是否高于母线预设电压阈值vb；若是则进入步骤二，否则跳转至步骤四；

24、步骤二，驱使所述切换开关连接所述第一连接点，并以频率fa驱使所述母线侧变换器工作；

25、步骤三，检测电池电压是否低于电池预设电压阈值va；若是则维持当前充电状态，否则进入步骤四；

26、步骤四，驱使所述切换开关连接所述第二连接点，并以频率fb驱使所述母线侧变换器工作；

27、步骤五，检测电池电压是否高于电池预设高压阈值vfull；若是则结束充电，否则返回步骤四；其中，电池预设高压阈值vfull大于电池预设电压阈值va。

28、其中，步骤四之前还包括以下步骤：

29、驱使所述母线侧变换器关断；

30、等待所述母线侧变换器的工作电流降至零。

31、第三方面，本发明实施例还提供了一种双向dcdc变换电路的放电控制方法，该方法由上述的双向dcdc变换电路执行，其包括以下步骤：

32、步骤一，检测电池电压是否高于电池预设电压阈值va；若是则进入步骤二，否则跳转至步骤四；

33、步骤二，驱使所述切换开关连接所述第二连接点，并以频率fb驱使所述电池侧变换器工作；

34、步骤三，检测母线电压是否低于母线预设电压阈值vb；若是则进入步骤四，否则维持当前放电状态；

35、步骤四，驱使所述切换开关连接所述第一连接点，并以频率fa驱使所述电池侧变换器工作；

36、步骤五，检测电池电压是否低于电池预设低压阈值vlow；若是则结束放电，否则返回步骤四；其中，电池预设低压阈值vlow小于电池预设电压阈值va。

37、其中，步骤四之前还包括以下步骤：

38、驱使所述电池侧变换器关断；

39、等待所述电池侧变换器的工作电流降至零。

40、本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置切换开关，改变母线侧变换器与高频变频器相连的绕组匝数比，进而调整高频变压器的输出电压；使得双向dcdc变换电路能够在电池放电且电池电压较低时，通过切换开关提高高频变压器的变压比，以提高母线电压，进而补偿了母线电压的不足，避免了母线电压随电池电压的降低而大幅度降低，而造成逆变电压削顶；也使得双向dcdc变换电路能够在电池充电且电池电压升高时，通过切换开关提高高频变压器的变压比，以降低母线电压，避免了母线电压随电池电压的升高而大幅度升高，而造成逆变器开关管电压应力过高而受损；通过第一连接点、第二连接点及切换开关的配合减小母线电压的变化范围，替代了专门的升降压电路，节省了成本，利于实现绿色节能的效果。

41、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。