一种高效率双相交错DC-DC变换器装置及控制方法

本发明涉及变换器，尤其涉及一种高效率双相交错dc-dc变换器装置及控制方法。

背景技术：

1、双相交错dc-dc变换器不仅具有结构简单、布局灵活、快速响应等特点，而且能够允许能量双相流动，在实现升降压的同时，降低输出纹波，电能转换效率良好，因此在电网储能系统和新能源汽车等方向具有广泛的应用场景。

2、在变换器技术领域中，电能转换效率是衡量一个变换器性能优劣的重要指标之一。半导体功率器件的开关损耗对电能转换效率的提高影响显著，因此如何降低开关损耗效率，提高变换器的电能转换效率是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种高效率双相交错dc-dc变换器装置及基于该变换器的控制方法。

2、一种高效率双相交错dc-dc变换器，包括两相交错并联的双向buck/boost变换器和lc谐振软开关辅助电路。

3、所述两相交错并联的双向buck/boost变换器，包括mos管s1、s2、s3、s4、电感l2、l3、电容c3、c2；mos管s1、s3的漏极连接高压侧正极，mos管s1的源极连接mos管s2的漏极，mos管s3的源极连接mos管s4的漏极；mos管s2、s4的源极连接高压侧负极；电感l2一端连接mos管s3源极，电感l2另一端连接低压侧正极；电感l3一端连接mos管s1源极，电感l3另一端连接低压侧负极；电容c3一端连接mos管s1、s3的漏极，该电容c3另一端连接mos管s2、s4的源极；电容c2一端低压侧正极，另一端连接低压侧负极。

4、所述lc谐振软开关辅助电路连接到两相交错并联的双向变换器的两相之间，包括电容c1和电感l1；电容c1的一端连接mos管s1的源极，电容c1另一端连接电感l1的一端，电感l1的另一端连接到mos管s3的源极。

5、一种基于lc谐振软开关辅助电路的zvs软开关的实现方法，其实现过程对两相分别进行描述。

6、所述的软开关的实现方法是基于所述的双相交错dc-dc变换器来实现的。

7、所述的软开关的实现方法中，定义lc谐振软开关辅助电路电流从左向右为正，mos管的电流从上往下为正。

8、所述的软开关的实现方法中，在两相交错并联的双向buck/boost变换器中一相的mos管s1导通前，lc谐振电路会产生一个大的负电流，从而使得mos管s1中的电流为负，因此mos管s1的漏源电压被钳位到0v；在mos管s2导通前，lc谐振电路会产生一个大的正电流，从而使得mos管s2中的电流为负，因此mos管s2的漏源电压被钳位到0v；从而使得mos管s1、s2实现了zvs软开关。

9、在两相交错并联的双向buck/boost变换器中另一相的mos管s3导通前，lc谐振电路会产生一个大的正电流，从而使得mos管s3中的电流为负，因此mos管s3的漏源电压被钳位到0v；在mos管s4导通前，lc谐振电路会产生一个大的负电流，从而使得mos管s4中的电流为负，因此mos管s4的漏源电压被钳位到0v；从而使得mos管s3、s4实现了zvs软开关。

10、一种基于电流峰谷值检测的全范围软开关调制方法，通过检测lc谐振软开关辅助电路和电感合成电流峰谷值，当变换器处于buck模式时，通过调节mos管的开关频率，使lc谐振软开关辅助电路和电感合成电流谷值为负值，mos管s1、s2、s3、s4就能够实现zvs软开关；当变换器处于boost模式时，通过调节mos管的开关频率，使lc谐振软开关辅助电路和电感合成电流峰值为正值，mos管s1、s2、s3、s4就能够实现zvs软开关。

技术特征：

1.一种双相交错dc-dc变换器，其特征在于，包括两相交错并联的双向buck/boost变换器、lc谐振软开关辅助电路，其中：

2.一种基于lc谐振软开关辅助电路的zvs软开关的实现方法，其特征在于，基于权利要求1所述的双相交错dc-dc变换器实现，实现过程为：

3.一种基于电流峰谷值检测的全范围软开关调制方法，其特征在于，包括lc谐振软开关辅助电路和电感l3的合成电流峰谷值的检测，基于权利要求1-2所述的双相交错dc-dc变换器和lc谐振软开关辅助电路的zvs软开关实现方法来实现，实现过程为:

技术总结本发明提供了一种高效率双相交错DC‑DC变换器装置及控制方法。包括两相交错并联的双向buck/boost变换器，以及一个LC谐振软开关辅助电路。所述的两相交错并联的双向buck/boost变换器包括MOS管S1、S2、S3、S4、电感L2、L3、电容C3、C2，所述的谐振软开关辅助电路包括电容C1、电感L1。软开关辅助电路连接在两相buck/boost变换器之间，该软开关辅助电路由C1与L1串联组成，其C1的一端与S1的源极相连，C1的另一端与L1的一端相连，L1的另一端与S3的源极相连。控制方法是通过对特定位置的电流峰谷值进行监测，根据该峰谷值动态调节开关频率，使得所有MOS管在全负载范围内实现零电压导通，从而降低了开关损耗。该变换器不仅结构简单，可靠性高，而且实现了全负载范围内的软开关，具有极高的效率。技术研发人员：程旭峰,段贺韬,陈文彬受保护的技术使用者：河北科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23