【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子变换，尤其是涉及一种高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器及其控制方法。
技术介绍
1、目前，高增益宽电压范围直流变换器在数据中心、电动汽车和空间电源等系统中有着广泛而重要的应用。该直流变换器作为高压侧和低压侧之间的能量交互接口是电能转换过程中不可或缺的组成部分。近年来，分布式发电的应用以及电动汽车的普及对直流变换器提出了新的要求。家用电动汽车、城轨列车电池或超级电容充电要求输出电压宽范围变化。而在光伏发电或海上风电等分布式发电系统中，由于发电受光照、风强等自然条件的影响，电压会有较大波动，因此，研究高增益宽输出电压范围直流变换器在上述电源系统中的应用具有重要意义。
2、经检索，中国专利cn117728690a公开了一种宽调压范围低电流纹波的隔离型直流变换器及其控制方法，其中的直流变换器主电路主要由十个电力开关、四个电容、三个电感、两个谐振元件和两个变压器组成，可以实现宽输出电压范围和功率范围内的高效率。但是，该直流变换器存在两条功率通道，主功率通道采用双有源桥直流变换器拓扑，次功率通道采用全谐振直流变换器拓扑，控制复杂，功率密度较低，且该变换器各开关管皆为硬开关，具有较大的开关损耗。此外，中国专利cn117937936a和cn108718156a也存在类似的缺陷。因此，如何减少开关损耗、提高功率转换效率，成为本领域需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的开关损耗较大、功率密度较低的缺陷而提供一种高增益宽输出
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供一种高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，包括第一直流电源、第一直流电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、电容单元、变压器、所述变压器的原边串联的等效同名端漏感以及所述变压器的副边电路，所述等效同名端漏感的另一端分别连接至所述第一直流电感、所述第三开关与所述第四开关的一端，所述第一直流电感串接所述第二开关，所述第二开关分别连接至所述第一开关的一端与所述第一直流电源的正极，所述第一开关的另一端分别连接至所述第三开关与所述电容单元，所述电容单元与所述第一直流电源的负极均连接至所述第四开关的另一端，所述变压器的原边异名端分别连接至所述第五开关与所述第六开关，所述第五开关连接至所述第三开关的另一端，所述第六开关连接至所述第四开关的另一端，所述第七开关与所述第八开关串联，串联后的一端连接至所述电容单元，另一端连接至所述变压器的原边异名端。
4、作为优选的技术方案，所述电容单元包括串联的第一电容与第二电容，所述第一电容的另一端与所述第一开关的另一端连接，所述第二电容的另一端与所述第四开关的另一端连接，所述第七开关与所述第八开关串联后的一端连接至所述第一电容与所述第二电容之间。
5、作为优选的技术方案，所述变压器的副边电路包括第二直流电源、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关与第三电容，所述变压器的副边同名端分别连接至所述第九开关与所述第十开关，所述变压器的副边异名端分别连接至所述第十一开关与所述第十二开关，所述第九开关与所述第十一开关均连接至所述第三电容的一端，所述第十开关与所述第十二开关均连接至所述第三电容的另一端，所述第二直流电源并联于所述第三电容的两端。
6、作为优选的技术方案，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十一开关、所述第十二开关均包括具有逆导特性的功率开关。
7、作为优选的技术方案，所述第一开关包括第一开关管、第一二极管和第一寄生电容，所述第一二极管和所述第一寄生电容均与所述第一开关管反并联，所述第一二极管的正极连接至所述第三开关，负极连接至所述第二开关。
8、作为优选的技术方案，所述第二开关包括第二开关管、第二二极管和第二寄生电容，所述第二二极管和所述第二寄生电容均与所述第二开关管反并联，所述第二二极管的正极连接至所述第一直流电感，负极连接至所述第一开关。
9、作为优选的技术方案，所述变压器的原边与副边的匝比为n：1。
10、作为优选的技术方案，所述匝比的计算方法为：
11、
12、式中，n1表示电压增益小于1时的变压器匝比，n2表示电压增益大于1时的变压器匝比，pt为变换器输出功率，dss表示第六开关和第九开关的开通信号相位差，ds0为第九开关和第十二开关的开通信号相位差，dp0表示第六开关和第三开关的开通信号相位差，ls表示变压器的等效同名端漏感，u1为第一直流电源电压，u2为第二直流电源电压，dp1表示变换器原边全桥±u1电平的占空比，th表示二分之一个开关周期，tr(t)为标准方波信号的积分。
13、根据本专利技术的第二方面，提供一种用于所述的隔离型直流变换器的控制方法，包括以下步骤：s1，基于预选的变压器匝比，获取初始电压增益；s2，比较所述初始电压增益与预设阈值的大小，并根据比较结果控制第一开关与第二开关的通断情况；s3，获取当前的实时电压增益，并根据所述实时电压增益，利用预先设置的占空比计算方法获取特定控制参数；s4，基于所述特定控制参数，生成并发送当前的pi控制指令；s5，将当前的pi控制指令转换为pwm驱动信号；s6，基于当前的pwm驱动信号，控制主开关管的通断，并返回所述s3，所述主开关管包括除所述第一开关与所述第二开关以外变换器中的开关。
14、作为优选的技术方案，所述s2具体包括：当所述电压增益小于1时，控制所述第一开关闭合且所述第二开关打开；当所述电压增益大于1时，控制所述第一开关打开且所述第二开关闭合。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、1、本专利技术提供的隔离型直流变换器，设置第一开关与第二开关，能够在不改变拓扑结构的情况下，通过灵活选择第一开关和第二开关的开关状态，实现宽输出电压范围，同时还能保证在宽输出电压范围内的高转换效率；
17、2、本专利技术提供的隔离型直流变换器中，第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关均可实现零电压开通(即zvs开通)，可以减少开关损耗和电磁干扰，同时，第九开关、第十开关、第十一开关和第十二开关均可实现零电流关断，可以减少开关损耗和电磁干扰；
18、3、本专利技术隔离型直流变换器中变压器原副边的匝比为n:1，通过调整变压器的匝比n，能够获得变换器所需的高电压增益，从而提高变换器的适用性；
19、4、本专利技术基于提出的隔离型直流变换器，还提供相应的控制方法，该控制方法能够根据不同的工况，以电感电流有效值最小化为目标，采用电压环pi控制，通过选择不同的占空比计算方法，获得变换器最小的电感电流有效值，从而降低变换器的导通损耗，提高转换效率。
20、5、本专利技术通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，包括第一直流电源、第一直流电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、电容单元、变压器、所述变压器的原边串联的等效同名端漏感以及所述变压器的副边电路，所述等效同名端漏感的另一端分别连接至所述第一直流电感、所述第三开关与所述第四开关的一端，所述第一直流电感串接所述第二开关，所述第二开关分别连接至所述第一开关的一端与所述第一直流电源的正极，所述第一开关的另一端分别连接至所述第三开关与所述电容单元，所述电容单元与所述第一直流电源的负极均连接至所述第四开关的另一端，所述变压器的原边异名端分别连接至所述第五开关与所述第六开关，所述第五开关连接至所述第三开关的另一端，所述第六开关连接至所述第四开关的另一端，所述第七开关与所述第八开关串联，串联后的一端连接至所述电容单元，另一端连接至所述变压器的原边异名端。
2.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述电容单元包括串联的第一电容与第二电容，所述第一电容的另一端与所述第一开关的另一端连接，所述第二电容的
3.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述变压器的副边电路包括第二直流电源、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关与第三电容，所述变压器的副边同名端分别连接至所述第九开关与所述第十开关，所述变压器的副边异名端分别连接至所述第十一开关与所述第十二开关，所述第九开关与所述第十一开关均连接至所述第三电容的一端，所述第十开关与所述第十二开关均连接至所述第三电容的另一端，所述第二直流电源并联于所述第三电容的两端。
4.根据权利要求3所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十一开关、所述第十二开关均包括具有逆导特性的功率开关。
5.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述第一开关包括第一开关管、第一二极管和第一寄生电容，所述第一二极管和所述第一寄生电容均与所述第一开关管反并联，所述第一二极管的正极连接至所述第三开关，负极连接至所述第二开关。
6.根据权利要求5所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述第二开关包括第二开关管、第二二极管和第二寄生电容，所述第二二极管和所述第二寄生电容均与所述第二开关管反并联，所述第二二极管的正极连接至所述第一直流电感，负极连接至所述第一开关。
7.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述变压器的原边与副边的匝比为N：1。
8.根据权利要求7所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述匝比的计算方法为：
9.一种用于权利要求1-8任一所述的隔离型直流变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的隔离型直流变换器的控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，包括第一直流电源、第一直流电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、电容单元、变压器、所述变压器的原边串联的等效同名端漏感以及所述变压器的副边电路，所述等效同名端漏感的另一端分别连接至所述第一直流电感、所述第三开关与所述第四开关的一端，所述第一直流电感串接所述第二开关，所述第二开关分别连接至所述第一开关的一端与所述第一直流电源的正极，所述第一开关的另一端分别连接至所述第三开关与所述电容单元，所述电容单元与所述第一直流电源的负极均连接至所述第四开关的另一端，所述变压器的原边异名端分别连接至所述第五开关与所述第六开关，所述第五开关连接至所述第三开关的另一端，所述第六开关连接至所述第四开关的另一端，所述第七开关与所述第八开关串联，串联后的一端连接至所述电容单元，另一端连接至所述变压器的原边异名端。
2.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述电容单元包括串联的第一电容与第二电容，所述第一电容的另一端与所述第一开关的另一端连接，所述第二电容的另一端与所述第四开关的另一端连接，所述第七开关与所述第八开关串联后的一端连接至所述第一电容与所述第二电容之间。
3.根据权利要求1所述的高增益宽输出电压范围隔离型直流变换器，其特征在于，所述变压器的副边电路包括第二直流电源、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关与第三电容，所述变压器的副边同名端分别连接至所述第九开关与所述第十开关，所述变压器的副边异名端分别连接至所述第十一开关与所述第十二开关，所述...
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