本技術(shù)涉及直流隔離變換，尤其涉及一種直流變壓器以及直流變壓器控制方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)意義上的變壓器通常為交流變壓器，用來實(shí)現(xiàn)交流間電壓和能量的隔離變換。若要實(shí)現(xiàn)直流間的隔離變換，則需要采用直流變壓器。

2、直流變壓器，是一種基于電力電子變換技術(shù)的隔離型dc/dc變換裝置，也被稱為直流電力電子變壓器或直流固態(tài)變壓器。直流變壓器首先將直流電逆變?yōu)橹?、高頻交流量，然后由變壓器隔離變壓，最后再整流為所需直流電。直流變壓器具備如下技術(shù)特點(diǎn)：1、實(shí)現(xiàn)直流電壓的隔離變換；2、裝置可以實(shí)現(xiàn)中、高頻化，從而提升其功率密度；3、多個(gè)直流變壓器間可以實(shí)現(xiàn)串、并聯(lián)，從而靈活調(diào)整裝置的電壓、電流等級(jí)。

3、在中、低壓直流變換領(lǐng)域，為了使直流變壓器在實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)，盡可能工作于中、高開關(guān)頻率，其隔離dc/dc變換器一般采用具有軟開關(guān)能力的變換器拓?fù)洌Ｒ姷碾娐吠負(fù)溆须p有源橋式變換器dab、串聯(lián)諧振變換器(llc型或cllc型變換器)等。

4、這些電路拓?fù)潆m然具有一定的軟開關(guān)能力，但依然存在如下問題：1、一些開關(guān)管僅能實(shí)現(xiàn)軟開通，而無法實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷。這一方面使直流變壓器的關(guān)斷損耗增加，變換效率降低；另一方面，制約了直流變壓器工作頻率的提升，無法進(jìn)一步降低其體積和重量。2、直流變壓器的輸出特性容易受電路參數(shù)和負(fù)載大小的影響，需要采用閉環(huán)控制維持輸出電壓的恒定。3、多個(gè)直流變壓器模塊級(jí)聯(lián)時(shí)，各模塊間的電壓、電流無法實(shí)現(xiàn)自平衡，需要額外的功率平衡控制策略加以干預(yù)，從而進(jìn)一步增加了系統(tǒng)控制的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)問題，本技術(shù)提出了一種直流變壓器以及直流變壓器控制方法，直流變壓器結(jié)構(gòu)可靠，可以提高直流變壓器控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證直流變壓器中的所有開關(guān)管均可以實(shí)現(xiàn)軟開通和軟關(guān)斷。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種直流變壓器，包括：變壓器、至少一個(gè)整流逆變單元和諧振變換單元；其中，

4、所述變壓器包括：第一端口和第二端口；所述第一端口與所述諧振變換單元一一對(duì)應(yīng)；所述第二端口與所述整流逆變單元一一對(duì)應(yīng)，并且每個(gè)整流逆變器與其對(duì)應(yīng)的第二端口連接；

5、每個(gè)所述諧振變換單元包括：第一直流支撐電容、諧振支路、第一諧振開關(guān)管、第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、第三端口和第四端口；所述第一直流支撐電容分別與所述第三端口和第四端口連接；所述第一諧振開關(guān)管的集電極、第三諧振開關(guān)管的發(fā)射極、所述第四端口與所述諧振變換單元對(duì)應(yīng)的第一端口的非同名端相連，所述第二諧振開關(guān)管的發(fā)射極與所述第三端口相連，所述第四諧振開關(guān)管的發(fā)射極與所述諧振變換單元對(duì)應(yīng)的第一端口的同名端相連；所述第一諧振開關(guān)管的發(fā)射極與第二諧振開關(guān)管的集電極連接于第一連接點(diǎn)，所述第三諧振開關(guān)管的集電極與第四諧振開關(guān)管的集電極連接于第二連接點(diǎn)，所述諧振支路兩端分別與所述第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)連接。

6、在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述整流逆變單元包括：第二直流支撐電容、第一整流開關(guān)管、第二整流開關(guān)管、第三整流開關(guān)管、第四整流開關(guān)管、第五端口和第六端口；

7、所述第二直流支撐電容分別與所述第五端口和第六端口連接；第一整流開關(guān)管的集電極、第三整流開關(guān)管的集電極與第六端口相連，所述第二整流開關(guān)管、第四整流開關(guān)管發(fā)射極與第五端口相連；所述第一整流開關(guān)管的發(fā)射極與第二整流開關(guān)管的集電極連接于第三連接點(diǎn)，第三整流開關(guān)管的發(fā)射極與第四整流開關(guān)管的集電極連接于第四連接點(diǎn)，所述整流逆變單元對(duì)應(yīng)的所述第二端口的同名端與第三連接點(diǎn)相連，所述整流逆變單元對(duì)應(yīng)的所述第二端口的非同名端與第四連接點(diǎn)相連。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述諧振支路包括：相互連接的諧振電感和諧振電容，所述諧振電感與所述第二連接點(diǎn)連接，所述諧振電容與所述第一連接點(diǎn)連接。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，所述整流逆變單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)，所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，所述整流逆變單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)，所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)為兩個(gè)。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)大于2且為偶數(shù)；每個(gè)所述諧振變換單元還包括：第五諧振開關(guān)管；

12、所述第四諧振開關(guān)管的發(fā)射極與所述第五諧振開關(guān)管的發(fā)射極相連，所述第五諧振開關(guān)管的集電極與對(duì)應(yīng)的第一端口的同名端相連。

13、第二方面，本技術(shù)提供一種直流變壓器控制方法，應(yīng)用于所述的直流變壓器，該方法包括：

14、當(dāng)功率由所述諧振變換單元傳輸至所述整流逆變單元時(shí)，向所述第一諧振開關(guān)管、第二諧振開關(guān)管和第四諧振開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第三諧振開關(guān)管、第一整流開關(guān)管至第四整流開關(guān)管不施加驅(qū)動(dòng)脈沖；

15、當(dāng)所述功率由所述整流逆變單元傳輸至所述諧振變換單元時(shí)，向所述第三諧振開關(guān)管、第一整流開關(guān)管至第四整流開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第一諧振開關(guān)管、第二諧振開關(guān)管和第四諧振開關(guān)管不施加驅(qū)動(dòng)脈沖；

16、所述驅(qū)動(dòng)脈沖的開關(guān)頻率小于所述諧振支路的諧振頻率。

17、在一個(gè)實(shí)施例中，所述的直流變壓器控制方法，還包括：

18、控制所述第一諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、第一整流開關(guān)管和第四整流開關(guān)管對(duì)應(yīng)的第一驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步；

19、控制所述第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、第二整流開關(guān)管和第三整流開關(guān)管對(duì)應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步，并且所述第一驅(qū)動(dòng)脈沖和所述第二驅(qū)動(dòng)脈沖的相位相差半個(gè)開關(guān)周期；

20、所述整流逆變單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)，所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，所述的直流變壓器控制方法，還包括：

22、控制其中一個(gè)諧振變換單元中的第一諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、另一個(gè)諧振變換單元中的第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、所述整流逆變單元中的第一整流開關(guān)管和第四整流開關(guān)管的第三驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步；

23、控制所述其中一個(gè)諧振變換單元中的第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、所述另一個(gè)諧振變換單元中的第一諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、所述整流逆變單元中的第二整流開關(guān)管和第三整流開關(guān)管的第四驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步，并且所述第三驅(qū)動(dòng)脈沖和所述第四驅(qū)動(dòng)脈沖相位相差半個(gè)開關(guān)周期；

24、所述整流逆變單元的個(gè)數(shù)為1個(gè)，所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)為兩個(gè)。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第三諧振開關(guān)管、第一整流開關(guān)管至第四整流開關(guān)管不施加驅(qū)動(dòng)脈沖，還包括：第五諧振開關(guān)管不施加驅(qū)動(dòng)脈沖；

26、所述向所述第三諧振開關(guān)管、第一整流開關(guān)管至第四整流開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)脈沖，還包括：向所述第五諧振開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)脈沖；

27、所述諧振變換單元的個(gè)數(shù)大于2且為偶數(shù)；每個(gè)所述諧振變換單元還包括：第五諧振開關(guān)管。

28、在一個(gè)實(shí)施例中，所述的直流變壓器控制方法，還包括：

29、控制第一諧振變換單元中的第一諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、第五諧振開關(guān)管、第二諧振變換單元中的第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管的第五驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步；

30、控制所述第一諧振變換單元中的第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、第二諧振變換單元中的第一諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管和第五諧振開關(guān)管的第六驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步，并且所述第五驅(qū)動(dòng)脈沖和所述第六驅(qū)動(dòng)脈沖相差的相位＝一個(gè)開關(guān)周期/諧振變換單元的個(gè)數(shù)；所述第一諧振變換單元為奇數(shù)位的諧振變換單元，所述第二諧振變換單元為所述第一諧振變換單元后一位的諧振變換單元；

31、控制每個(gè)所述整流逆變單元中的第一整流開關(guān)管和第四整流開關(guān)管的第七驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步，第二整流開關(guān)管和第三整流開關(guān)管的第八驅(qū)動(dòng)脈沖保持同步，并且所述第七驅(qū)動(dòng)脈沖和第八驅(qū)動(dòng)脈沖相差的相位＝一個(gè)開關(guān)周期/諧振變換單元的個(gè)數(shù)。

32、由上述技術(shù)方案可知，本技術(shù)提供一種直流變壓器以及直流變壓器控制方法。其中，該直流變壓器包括：變壓器、至少一個(gè)整流逆變單元和諧振變換單元；其中，所述變壓器包括：第一端口和第二端口；所述第一端口與所述諧振變換單元一一對(duì)應(yīng)；所述第二端口與所述整流逆變單元一一對(duì)應(yīng)，并且每個(gè)整流逆變器與其對(duì)應(yīng)的第二端口連接；每個(gè)所述諧振變換單元包括：第一直流支撐電容、諧振支路、第一諧振開關(guān)管、第二諧振開關(guān)管、第三諧振開關(guān)管、第四諧振開關(guān)管、第三端口和第四端口；所述第一直流支撐電容分別與所述第三端口和第四端口連接；所述第一諧振開關(guān)管的集電極、第三諧振開關(guān)管的發(fā)射極、所述第四端口與所述諧振變換單元對(duì)應(yīng)的第一端口的非同名端相連，所述第二諧振開關(guān)管的發(fā)射極與所述第三端口相連，所述第四諧振開關(guān)管的發(fā)射極與所述諧振變換單元對(duì)應(yīng)的第一端口的同名端相連；所述第一諧振開關(guān)管的發(fā)射極與第二諧振開關(guān)管的集電極連接于第一連接點(diǎn)，所述第三諧振開關(guān)管的集電極與第四諧振開關(guān)管的集電極連接于第二連接點(diǎn)，所述諧振支路兩端分別與所述第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)連接，直流變壓器結(jié)構(gòu)可靠，可以提高直流變壓器控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證直流變壓器中的所有開關(guān)管均可以實(shí)現(xiàn)軟開通和軟關(guān)斷；具體地，有益效果包括如下幾點(diǎn)，1、直流變壓器中所有的開關(guān)器件可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)零電流開通和關(guān)斷，從而降低了開關(guān)損耗，提升了直流變壓器變換效率；2、直流變壓器的輸入、輸出電壓比值與高頻變壓器的變比保持一致，不受電路參數(shù)、負(fù)載變化與控制策略的影響；3、直流變壓器采用開環(huán)控制即可實(shí)現(xiàn)輸入、輸出的恒定比例，簡化了控制復(fù)雜性；4、單個(gè)直流變壓器中的各端口串并聯(lián)時(shí)或多個(gè)直流變壓器間串并聯(lián)時(shí)，無需采用電壓平衡控制策略，即可保證串并聯(lián)單元間的電壓平衡等。