【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子变换，具体涉及一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器及其运行方法。
技术介绍
1、随着光伏发电、电动汽车、空调等直流源荷在电网中的占比不断上升，交直流混合配电网将成为未来配电网新形态。当前，已有少量含分布式光伏发电的直流配电园区在交流配电网中进行示范应用。作为交直流混合配电网中连接不同电压等级直流母线的设备，双向隔离型直流变压器(isolated bidirectional dc/dc converter, ibdc)在交直流混合配电网中扮演着核心角色。
2、为实现电力系统低碳化运行，现有分布式光伏发电园区均采用储能与电价优化等策略以实现新能源消纳率最大化。当分布式光伏发电量处于峰值状态时，其功率优先供给园区负载与储能，多余功率馈入上级直流母线；当分布式光伏发电量处于谷值状态时，负载所需功率需要从上级直流母线获取。因此，低电压等级直流母线通常从高电压等级获取功率，而只会在少量时间段向高电压等级直流母线馈入少量能量。
3、因此，若能将ibdc低电压侧正反向功率通路进行重塑，对于电流较大的正向功率通路采用大容量不控整流桥，而对于电流较小的反向功率通路采用小容量单向逆变器结构，将能达到降低现有城市直流配电园区用ibdc成本的目的。
4、当前最常用的ibdc拓扑为双有源桥(dual active bridge, dab)，该拓扑结构简单、效率高。然而，dab还存在以下缺陷：首先，在轻载和输入输出电压不匹配时dab会失去大范围零电压开关zvs开通能力，从而导致装置效率大幅降
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器及其运行方法，用以至少解决现有技术中传统ibdc变压器在正反向传输功率悬殊的场景中反向通路容量难以得到充分利用的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，包括：输入侧主功率支路、输入侧辅助功率支路、变压器组、输出侧反向功率全桥和输出侧正向功率全桥；
4、输入电压的正负极分别连接于输入电容 c1和 c2，输入电容 c1和 c2分别连接于输入侧主功率支路；
5、输入侧主功率支路包括串联的含反并联二极管的igbt q1和 q2，输入侧辅助功率支路包括串联的mosfet q3和 q4，变压器组包括主功率变压器 tr1和副功率变压器 tr2；
6、 q1和 q2串联结点经过传输电感 l与 tr1的原边相连，输入电容 c1和 c2相连的结点与 tr1的原边直接相连， q3和 q4均与 tr2的原边相连；
7、输出侧反向功率全桥中包括逆阻型igbt s1~ s4，其中 s1的发射极与 s2的集电极相连， s3的发射极与 s4的集电极相连， s1的集电极和 s3的集电极均连接于输出电容 c o的正极， s2的发射极和 s4的发射极均连接于输出电容 c o的负极；
8、输出侧正向功率全桥中包括二极管 d1~ d4和igbt s5， d1的阳极与 d2的阴极相连， d3的阳极与 d4的阴极相连， d1和 d3的阴极均与 s5的集电极相连， s5的发射极连接于 c o的正极， d2和 d4的阳极均与 co的负极相连；
9、 s1的发射极与 s2的集电极形成的节点以及 d1的阳极与 d2的阴极形成的节点均与 tr1副边同名端相连； s3的发射极与 s4的集电极形成的节点以及 d3的阳极与 d4的阴极形成的节点均与 tr2副边异名端相连。
10、优选的， c1的负极与 c2正极相连，主功率桥臂内的 q1的发射极与 q2的集电极相连，副功率桥臂内的 q3的源极与 q4的漏极相连， c1的正极分别连接于 q1的集电极、 q3的漏极和输入电压的正极， c2的负极分别连接于 q2的发射极、 q4的源极和的负极， c1的负极与 c2正极相连的结点连接于 tr1的原边异名端；
11、 tr1的原边同名端与传输电感 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，包括：输入侧主功率支路、输入侧辅助功率支路、变压器组、输出侧反向功率全桥和输出侧正向功率全桥；
2.根据权利要求1所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，C1的负极与C2正极相连，主功率桥臂内的Q1的发射极与Q2的集电极相连，副功率桥臂内的Q3的源极与Q4的漏极相连，C1的正极分别连接于Q1的集电极、Q3的漏极和输入电压的正极，C2的负极分别连接于Q2的发射极、Q4的源极和的负极，C1的负极与C2正极相连的结点连接于Tr1的原边异名端；
3.一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，基于权利要求1-2任意一项所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，包括：能量正向传输模式和能量反向传输模式；
4.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，其特征在于，在能量正向传输模式下的[t0, t1)时间段内：
5.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的
6.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，其特征在于，在能量反向传输模式下的[t0, t1)时间段内：
7.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，其特征在于，在能量反向传输模式下的[t1, t2)时间段内：
8.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，其特征在于，在能量反向传输模式下，负半周期内的第一时间段为（t3, t4]，t4时刻，电流i2从Q4转移至Q3体二极管，io出现与i2幅值相等的跳变。
...【技术特征摘要】
1.一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，包括：输入侧主功率支路、输入侧辅助功率支路、变压器组、输出侧反向功率全桥和输出侧正向功率全桥；
2.根据权利要求1所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，c1的负极与c2正极相连，主功率桥臂内的q1的发射极与q2的集电极相连，副功率桥臂内的q3的源极与q4的漏极相连，c1的正极分别连接于q1的集电极、q3的漏极和输入电压的正极，c2的负极分别连接于q2的发射极、q4的源极和的负极，c1的负极与c2正极相连的结点连接于tr1的原边异名端；
3.一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器的运行方法，基于权利要求1-2任意一项所述的一种适配双向功率需求的全域软开关异质直流变换器，其特征在于，包括：能量正向传输模式和能量反向传输模式；
4.根据权利要求3所述的一种适配双向功率需求的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周志，郭祺，侯玉超，涂春鸣，任鹏，肖凡，钱信君，刘平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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