(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910185202.0
(22)申请日 2019.03.12
(71)申请人 浙江大学
地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
(72)发明人 李博栋 陈敏 荆磊 汪小青
陈宁 孙欣楠 张东博
(74)专利代理机构 杭州中成专利事务所有限公
司 33212
代理人 金祺 周世骏
(51)Int.Cl.
H02M 3/335(2006.01)
(54)发明名称应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法(57)摘要本发明提供一种应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，用于双向谐振式CLLC电路，包括以下步骤：步骤1：控制器检测当前电路状态，通过原边桥和副边桥控制双向谐振式CLLC电路正向工作状态运行；步骤2：在控制器接收到的外部传输的参考信号或控制器内部预设的参考信号为工作方向切换信号时，执行步骤3；步骤3：控制器进行变频控制，步骤4：控制器进行移相控制准备工作，控制器产生副边桥的驱动信号，步骤5：控制器进行移相控制，步骤6：电路工作状态切换至反向工作模式；本发明的控制方法结合了变频控制和移相控制，在没有增加多余硬件的条件下实现了传统变频控制所不能实现的双向谐振式CLLC电路的工作方向切换的功 能。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 109831099 A 2019.05.31
C N 109831099
A
1.应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，用于双向谐振式CLLC电路，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：控制器检测当前电路状态，并根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号，通过原边桥和副边桥控制双向谐振式CLLC电路正向工作状态运行；
步骤2：在控制器接收到的外部传输的参考信号或控制器内部预设的参考信号为工作方向切换信号时，执行步骤3；
步骤3：控制器进行变频控制，比较当前控制周期的正向工作开关频率f s.forward和正向工作最大开关频率f s.forward.max，若“f s.forward＜f s.forward.max”则增大正向工作开关频率f s.forward并重复
步骤3；若“f s.forward≥f s.forward.max”则进行步骤4；
步骤4：控制器进行移相控制准备工作，控制器产生副边桥的驱动信号，副边桥的驱动信号相位滞后原边桥的驱动信号角是移相控制的起始移相角度；
步骤5：控制器进行移相控制，控制器比较当前控制周期的副边桥的驱动信号与原边桥
的驱动信号之间的相位角度差和最小相位角度差最小相位角度差
是移相控制的终止相位角度差，若则减小副边桥的驱动信号
与原边桥的驱动信号之间的相位角度差并重复步骤5，若则进行步骤6；
步骤6：电路工作状态切换至反向工作模式，控制器根据电路工作状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号，通过原边桥和副边桥控制双向谐振式CLLC电路在反向工作状态运行。
2.根据权利要求1所述的应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，其特征在于：
步骤3：控制器进行变频控制，比较当前控制周期的正向工作开关频率f s.forward和正向工作最大开关频率f s.forward.max，若“f s.forward＜f s.forward.max”，则执行f s.forward＝f s.forward+1并重复步骤3；若“f s.forward≥f s.forward.max”则进行步骤4。
3.根据权利要求2所述的应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，其特征在于：
步骤5中在时，减小副边桥的驱动信号与原边桥的驱动信号之间的相位角度差的方法为：在原边桥的驱动信号不变的情况下，改变副边桥的驱动信号，使得两者相位角度差减小。
4.根据权利要求3所述的应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，其特征在于：
步骤5中在时，副边桥每次减小20°。
5.根据权利要求4所述的应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，其特征在于：
步骤4中：在正向工作模式中原边桥工作在正向工作最大开关频率f s.forward.max，且副边桥没有驱动信号时，副边桥的桥臂中点电压与原边桥的桥臂中点电压之间的相位角度差为
步骤5中：在反向工作模式中副边桥工作在正向工作最大开关频率f s.forward.max，且原边桥没有驱动信号时，副边桥的桥臂中点电压与原边桥的桥臂中点电压之间的相位角度差为
应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，涉及双向谐振式CLLC电路的运行模式控制，属于DCDC变换器应用领域，涉及电能双向流动，同时涉及了多个应用场合，特别是储能设备的调度管理，属于电力工业领域。
背景技术
[0002]能源互联网是电力产业的未来发展趋势，大规模的集中式新能源发电、分布式发电、电网的调频服务以及微型电网技术迅速发展，储能设备的需求巨大。在电力系统中增加储能设备可以平抑大规
模新能源发电接入电网带来的波动性，将“刚性”的电力系统变成“柔性”的电力系统，提高电力系统运行时的安全性、经济性以及灵活性。
[0003]储能设备具有“源”、“荷”双重属性，而作为连接储能设备与电网的变换器同样需要具有双向工作的功能。目前主要的双向隔离电路有双向谐振式CLLC电路和双向有源桥两种。
[0004]双向谐振式CLLC电路具有高效率、高功率密度、宽电压输入范围等优点。但传统的双向谐振式CLLC电路控制方法为变频控制，在输入输出电压相同的情况下，双向谐振式CLLC电路的开关频率越大，传输的功率越小，当传输的功率为零时，理论上的开关频率为无穷大。由于功率器件的工作开关频率有限，电路传输的功率无法降低到很小，这就导致仅通过传统的变频控制无法实现双向谐振式CLLC的工作方向平滑切换。
[0005]双向有源桥电路虽然存在关断电流大和环流问题，但可以实现工作方向的平滑切换。目前，在一些需要工作方向快速稳定切换的场合如储能设备调度、电动汽车V2G技术、能量回馈中，只能采用双向有源桥电路。而传统的双向谐振式CLLC电路无法实现电路工作方向的平滑切换的缺点制约了其在这些场合中的应用。
[0006]因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种高效的应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法，用于双向谐振式CLLC电路，包括以下步骤：
[0009]步骤1：控制器检测当前电路状态，并根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号，通过原边桥和副边桥控制双向谐振式CLLC电路正向工作状态运行；
[0010]步骤2：在控制器接收到的外部传输的参考信号或控制器内部预设的参考信号为工作方向切换信号时，执行步骤3；
[0011]步骤3：控制器进行变频控制，比较当前控制周期的正向工作开关频率f s.forward和正向工作最大开关频率f s.forward.max，若“f s.forward＜f s.forward.max”则增大正向工作开关频率
f s.forward并重复步骤3；若“f s.forward≥f s.forward.max”则进行步骤4；
[0012]步骤4：控制器进行移相控制准备工作，控制器产生副边桥的驱动信号，副边桥的驱动信号相位滞后原边桥的驱动信号角是移相控制的起始移相角度；[0013]步骤5：控制器进行移相控制，控制器比较当前控制周期的副边桥的驱动信号与原
边桥的驱动信号之间的相位角度差和最小相位角度差最小相位角度差
是移相控制的终止相位角度差，若则减小副边桥的驱动信号
与原边桥的驱动信号之间的相位角度差并重复步骤5，若则进行步骤6；
[0014]步骤6：电路工作状态切换至反向工作模式，控制器根据电路工作状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号，通过原边桥和副边桥控制双向谐振式CLLC电路在反向工作状态运行。
[0015]作为对本发明应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法的改进：[0016]步骤3：控制器进行变频控制，比较当前控制周期的正向工作开关频率f s.forward和正向工作最大开关频率f s.forward.max，若“f s.forward＜f s.forward.max”，则执行f s.forward＝f s.forward+ 1并重复步骤3；若“f s.forward≥f s.forward.max”则进行步骤4。
[0017]作为对本发明应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法的进一步改进：
[0018]步骤5中在时，减小副边桥的驱动信号与原边桥的驱动信号之间
的相位角度差的方法为：在原边桥的驱动信号不变的情况下，改变副边桥的驱动信号，使得两者相位角度差减小。
[0019]作为对本发明应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法的进一步改进：
[0020]步骤5中在时，副边桥每次减小20°。
[0021]作为对本发明应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法的进一步改进：
[0022]步骤4中：在正向工作模式中原边桥工作在正向工作最大开关频率f s.forward.max，且副边桥没有驱动信号时，副边桥的桥臂中点电压与原边桥的桥臂中点电压之间的相位角度差为
[0023]步骤5中：在反向工作模式中副边桥工作在正向工作最大开关频率f s.forward.max，且原边桥没有驱动信号时，副边桥的桥臂中点电压与原边桥的桥臂中点电压之间的相位角度差为
[0024]本发明应用于双向谐振式CLLC电路的工作方向平滑切换控制方法的技术优势为：[0025]本发明具的方法具有以下特点：
[0026](1)本发明的控制方法结合了变频控制和移相控制，在没有增加多余硬件的条件下实现了传统变频控制所不能实现的双向谐振式CLLC电路的工作方向切换的功能。[0027](2)无论是对于通信传输得到的外部参考信号，还是对于控制器内部预设的参考信号，本发明的控制方法均可以快速响应参考信号的变化，改变双向谐振式CLLC电路的电
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