CN112271928B - 一种双向dc/dc变换器及其调制方法 - Google Patents

一种双向dc/dc变换器及其调制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双向DC/DC变换器及其调制方法，根据检测到的双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差，在判断两侧电压差处于预设压差范围内之后，控制双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制；即在两端电压接近或者一致时，以双级调制代替单级调制，避免单级调制下调制度过大的问题，进而防止占空比丢失，使得电感充放能平衡且输入输出电流纹波小，能够实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内的稳定调制，提升了电流的波形质量，且提高了***的稳定性。

Description

一种双向DC/DC变换器及其调制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双向DC/DC变换器及其调制方法。
背景技术
双向DC/DC变换器的拓扑结构如图1所示，现有技术中，通常采用单级调制控制该双向DC/DC变换器的运行模式，即高压侧进行斩波控制，低压侧外管导通、内管关断。当电流从高压侧流向低压侧时，运行在buck模式，即降压模式；当电流从低压侧流向高压侧时，运行在boost模式，即升压模式；双向buck-boost自由切换。
以上单级调制方式在大部分工况下是可以稳定高效运行的，但是，若双向DC/DC变换器两端电压一致或压差小于一定值，会使调制度过大，导致内管占空比丢失，存在失控区，进而导致输入输出电流纹波较大，造成电能质量降低且多机并联运行时容易引发***震荡。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种双向DC/DC变换器及其调制方法，可以实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内稳定调制，提升了电流的波形质量，进而提高***的稳定性。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种双向DC/DC变换器的调制方法，包括：
根据检测得到的所述双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差；
判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内；
若所述两侧电压差处于预设压差范围内，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制。
优选的，所述单级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断；
所述双级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制。
优选的，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反。
优选的，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧调制波的计算公式为：
Figure BDA0002764785750000021
Figure BDA0002764785750000022
ΔV＝VL-VH；
其中，
Figure BDA0002764785750000023
表示低压侧调制波电压，
Figure BDA0002764785750000024
表示高压侧调制波电压，VL表示所述低压侧电压的实际值，VH表示所述高压侧电压的实际值，ΔV表示控制环的输出指令，V0表示前馈基准电压；且所有调制量均以所述高压侧电压的实际值进行标幺计算。
优选的，所述前馈基准电压V0取值为所述高压侧电压乘以预设系数；所述预设系数取值范围为：[0，1]。
优选的，在控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制之后，还包括：
将所述双向DC/DC变换器的高压侧调制波电压绝对值限定在预设取值范围内。
优选的，所述调制模式中的控制策略为电流闭环或者电压电流双闭环。
优选的，对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制，包括周期性执行的：
控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管关断、内管导通，电流由所述低压侧流向所述第一电感以及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管关断、内管导通，电流由所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能。
优选的，所述两侧电压差处于预设压差范围，为：所述两侧电压差的绝对值小于第一阈值。
优选的，在所述判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内之后，还包括：
若判断结果为否，则判断所述两侧电压差的绝对值是否大于第二阈值；
若所述两侧电压差的绝对值大于第二阈值，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式维持所述单级调制或者由所述双级调制切换回所述单级调制；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
优选的，所述第一阈值为：k1*Vo；
所述第二阈值为：k2*Vo；
其中，k1为第一系数，k2为第二系数，k1<k2，Vo表示所述高压侧电压实际值。
优选的，对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断，包括周期性执行的：
控制所述高压侧的外管导通、内管关断，电流由所述低压侧经所述第一电感及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧的内管导通、外管关断，电流由所述低压侧流向所述第一电感及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
交替执行所述第一电感和所述第二电感放能，以及，所述第一电感和所述第二电感充能的过程，完成能量传递。
本发明第二方面还提供了一种双向DC/DC变换器，包括：控制器、检测模块以及主电路；其中：
所述主电路的两侧分别作为所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧，且所述第一侧和所述第二侧分别设置有相应的总母线电容；
所述控制器分别与所述主电路的控制端以及所述检测模块的输出端相连，用于执行如上述任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法。
优选的，所述主电路，包括：第一电感、第二电感、第一侧支路以及第二侧支路；
所述第一侧支路和所述第二侧支路均包括：上桥臂、下桥臂、正半母线电容、负半母线电容、正极继电器以及负极继电器；
所述上桥臂与所述正半母线电容并联连接，所述下桥臂与所述负半母线电容并联连接；
所述上桥臂和所述下桥臂均包括两个串联连接的内管和外管，所述内管和所述外管的连接点作为相应桥臂的中点，且所述上桥臂和所述下桥臂通过所述内管串联连接；
所述上桥臂的中点通过所述第一电感进行连接，所述下桥臂的中点通过所述第二电感进行连接；
所述正极继电器设置于相应总母线电容与所述正半母线电容之间的正极母线上；
所述负极继电器设置于相应总母线电容与所述负半母线电容之间的负极母线上。
优选的，所述主电路，所述正极继电器和所述继电器均并联有串联连接的电阻和二极管；
所述二极管的方向与相应侧正负半母线电容充电的电流方向相同。
基于上述本发明实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法，根据检测到的双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差，在判断两侧电压差处于预设压差范围内之后，控制双向DC/DC变换器由单级调制切换至双级调制。也即，在大部分工况下，双向DC/DC变换器依然保持单级调制即可实现***的稳定运行，而在其两侧电压差处于预设压差范围内时，控制由单级调制切换至双级调制；即在两端电压接近或者一致时，以双级调制代替单级调制，避免单级调制下调制度过大的问题，进而防止占空比丢失，使得电感充放能平衡且输入输出电流纹波小，能够实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内的稳定调制，提升了电流的波形质量，且提高了***的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中双向DC/DC变换器的结构示意图；
图2为现有技术中双向DC/DC变换器在两端电压一致或压差小时采用单级调制的占空比曲线示意图；
图3为本发明实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法的流程图；
图4a为本发明实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中单级调制电流回路示意图；
图4b为本发明实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中单级调制电流回路示意图；
图5为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中单级调制的占空比曲线示意图；
图6a为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中双级调制电流回路示意图；
图6b为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中双级调制电流回路示意图；
图6c为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中双级调制电流回路示意图；
图6d为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中双级调制电流回路示意图；
图7为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法中双级调制的占空比曲线示意图；
图8为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法的控制策略示意图；
图9为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的调制方法的流程图；
图10为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器的结构示意图；
图11为本发明另一实施例提供的一种双向DC/DC变换器中主电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对于图1所示的现有技术中，若在双向DC/DC变换器两端电压一致或者压差小于一定值时，调制技术依然为单级调试，假设母线侧(电压为Vbus)为高压侧，理论上该双向DC/DC变换器内管导通情况如图2所示，图2中仅展示开关管Q5和Q6的导通情况，Q7和Q8有相同的动作。此时，会使得调制度过大，如图2所示，调制波几乎满偏，导致内管(比如Q6)占空比丢失，存在失控区，进而造成输入输出电流纹波较大，降低电能质量且无法保证***稳定性。例如，两端电压差小于第一阈值时，假设母线侧电压比电池侧电压略高一点，电池放电，单级调制策略下母线侧斩波控制，但由于电压几乎一致，则外管占空比为D＝Vbat/Vbus≈1，如图1所示，Q5、Q8为母线侧外管，Q6、Q7为母线侧内管，Q5和Q6互补，Q7和Q8互补，此时，外管接近于常通，内管占空比较小，可能存在不导通的情况。
由于底层驱动对死区和最小导通时间有要求，由图2可见，外管Q5导通时间长，内管Q6导通时间短，且Q6导通时电感电流(如图2中曲线iL1所示)上升，关断时电感电流下降，开关周期内Q6不可控的导通或关断，致使电感电流纹波较大，导致***不稳定。
因此，本发明实施例提供了一种双向DC/DC变换器的调制方法，可以实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内稳定调制，提升了电流的波形质量，进而提高***的稳定性。
该调制方法流程图如图3所示，包括：
S101、根据检测得到的双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差。
现有的双向DC/DC变换器的拓扑结构如图1所示，其两侧通常分别为电池侧(如图1中Vbat+、Vbat-所示)和母线侧(如图1中Vbus+、Vbus-所示)，而根据两侧电压的高低又可分为高压侧和低压侧。根据检测得到的高压侧电压和低压侧电压，能够确定两侧电压差，进而执行步骤S102。
S102、判断两侧电压差是否处于预设压差范围内。
具体的，上述两侧电压差处于预设压差范围，为：两侧电压差的绝对值小于第一阈值。在实际应用中，第一阈值为：k1*Vo；其中，k1为第一系数，Vo表示高压侧电压的实际值，而第一系数的具体取值需由技术人员根据视具体情况而定。也即，若判定两侧电压差的绝对值小于第一阈值的范围，说明该双向DC/DC变换器两侧电压一致或者几乎一致、压差小于一个比较阈值，则执行步骤S103。
S103、控制双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制。
在大部分工况下，双向DC/DC变换器的调制模式为单级调制，即对该双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断。如图1所示，该双向DC/DC变换器电池测的开关管Q1、Q4为外管，开关管Q2、Q3为内管，对应的，母线侧的开关管Q5、Q8为外管，开关管Q6、Q7为内管；需要说明的是，本发明实施例均以母线侧为高压侧进行说明，即母线侧电压即为高压侧电压，而电池测为高压侧的情况可以此类推，不再赘述。
因此，对双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制低压侧外管导通、内管关断，具体为周期性执行以下过程：控制高压侧的外管导通、内管关断，即控制Q1、Q4导通，Q2、Q3关断，Q5、Q8导通，Q6、Q7关断，电流由低压侧经第一电感(如图1中L1所示)及第二电感(如图1中L2所示)流向高压侧，其电流回路如图4a所示，图4a中带箭头曲线表示电流流向，第一电感和第二电感放能；控制高压侧的内管导通、外管关断，电流由低压侧流向第一电感及所述第二电感，其电流回路如图4b所示，图4b中带箭头曲线表示电流流向，第一电感和第二电感充能；交替执行第一电感和第二电感放能，以及，第一电感和第二电感充能的过程，完成能量传递。
在判定两侧电压差的绝对值小于第一阈值之后，即判定两侧电压一致或者压差较小，为了避免单级调制下调制度过大进而出现占空比丢失的问题，控制该双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制，切换完成之后，由于防止了内管占空比丢失，因而能够保证电感充放能平衡且输入输出电流纹波小。
其中，双级调制的调制模式为：对双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制。也即，周期性执行以下过程：状态1，控制低压侧外管导通、内管关断，高压侧外管关断、内管导通，即控制Q1、Q4导通，Q2、Q3关断，Q5、Q8关断，Q6、Q7导通，电流由低压侧流向第一电感以及第二电感，第一电感和第二电感充能，其电流流向如图6a所示。
状态2，控制低压侧外管导通、内管关断，高压侧外管导通、内管关断，即控制Q1、Q4导通，Q2、Q3关断，Q5、Q8导通，Q6、Q7关断，电流由低压侧经第一电感以及第二电感流向高压侧，第一电感和第二电感放能，其电流流向如图6b所示。
状态3，控制高压侧外管导通、内管关断，低压侧外管关断、内管导通，即控制Q1、Q4关断，Q2、Q3导通，Q5、Q8导通，Q6、Q7关断，电流由第一电感以及第二电感流向高压侧，第一电感和第二电感放能，其电流流向如图6c所示。
状态4，控制高压侧外管导通、内管关断，低压侧外管导通、内管关断，即控制Q1、Q4导通，Q2、Q3关断，Q5、Q8导通，Q6、Q7关断，电流由低压侧经第一电感以及第二电感流向高压侧，第一电感和第二电感放能，其电流流向如图6d所示。
循环执行状态1至状态4，完成能量传递过程。具体应用中，电流由低压侧流向高压侧，以及电池侧电压高、电流由电池侧流向母线侧或由母线侧流向电池侧，其电流回路分解状态与上述电流回路类似，此处不再赘述。
本实施例提供的该双向DC/DC变换器的调制方法，在大部分工况下，双向DC/DC变换器依然保持单级调制即可实现***的稳定运行，而在其两侧电压差处于预设压差范围内时，控制由单级调制切换至双级调制；即在两端电压接近或者一致时，以双级调制代替单级调制，使其高压侧调制情况由现有技术中的图2所示调整为图5所示，避免单级调制下调制度过大的问题，进而防止占空比丢失，能够实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内的稳定调制，提升了电流的波形质量，且提高了***的稳定性。
进一步的，在防止占空比丢失的基础之上，若想确保占空比不会丢失，可以在执行步骤S103之后，即双级调试的调试模式下，再执行：将双向DC/DC变换器的高压侧调制波电压绝对值限定在预设取值范围内。
实际应用中，将该预设取值范围的上限取值设置为能够防止内管占空比丢失，即可确保占空比不会丢失。另外，为了***效率考虑，还可以将该预设取值范围的下限取值设置为能够提高电压利用率。
该预设取值范围的边界取值以满足上述两个条件为佳，其具体取值可由技术人员根据实际应用情况进行设置，此处不做限定。
本发明另一实施例还提供了一种双向DC/DC变换器的调制方法，在上述实施例的基础上，若双向DC/DC变换器的调制模式在双级调制下，则该双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反，如图7所示，载波1为低压侧的载波，载波2为高压侧的载波。此时，双向DC/DC变换器两侧调制波电压的计算公式为：
Figure BDA0002764785750000091
Figure BDA0002764785750000092
ΔV＝VL-VH；
其中，
Figure BDA0002764785750000101
表示低压侧调制波电压，仍以母线侧为高压侧进行举例说明，则该低压侧调制波电压即为电池侧调制波电压(如附图7、10或者12中
Figure BDA0002764785750000102
所示)；
Figure BDA0002764785750000103
表示高压侧调制波电压，即附图7、10或者12中所示的
Figure BDA0002764785750000104
VL表示低压侧电压的实际值，VH表示高压侧电压的实际值，ΔV表示控制环的输出指令，V0表示前馈基准电压；且所有调制量均以高压侧电压的实际值进行标幺计算。
并且，为了避免占空比丢失、保证死区时间、降低电抗纹波，同时提高电压利用率，前馈基准电压V0选取为高压侧电压乘以预设系数；其中，该预设系数的取值范围为：[0，1]；根据需求，该预设系数可以取0.92，但并不仅限于此。
值得说明的是，本发明提供的双向DC/DC变换器的调制方法中，双向DC/DC变换器的调制模式采用的控制策略为电流闭环或者电压电流双闭环，其控制策略的示意图如图8所示：将电压指令Uref减去一侧电压(高压侧电压或者电压侧电压，如图中所示的Ubat/Ubus)之后的差值，进行PI调节，再将调节结果限幅至电流上限值Imax和电流下限值Imin之间，得到电流参考值Iref；该电流参考值Iref减去电流反馈值Ired之后的差值，再进行PI调节后，即可得到控制环的输出指令(Vr)，即上述公式中的ΔV。若Vr处于预设压差范围内，则后续控制接触点a，即进行单级调制，直接根据Vr生成相应的PWM调制信号进行PWM调制；否则，后续控制接触点b，进行双级调制，即根据Vr和上述公式计算两侧的调制波，再分别对两侧进行PWM调制，图8中PWMbat为对低压侧进行PWM调制，PWMbat则为对高压侧进行PWM调制，具体过程均与上述计算公式相对应。
本实施例提供的该双向DC/DC变换器的调制方法，在其调制模式为双级调制时，设置双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反，能够解决双级调制下电感电流纹波大以及电压利用率低的问题。
其余的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种双向DC/DC变换器的调制方法，其流程图如图9所示，在执行步骤S102、判断两侧电压差是否处于预设压差范围内之后，若判断结果为否，还包括：
S201、判断两侧电压差的绝对值是否大于第二阈值。
具体的，第二阈值为：k2*Vo，其中，k2为第二系数，Vo表示所述高压侧电压的实际值，第二系数k2的具体取值只要大于第一系数k1即可，同样由技术人员根据实际应用情况而定。
若判断结果为是，则执行步骤S202。
S202、控制双向DC/DC变换器的调制模式维持单级调制或者由双级调制切换回单级调制。
值得说明的是，为了防止在切换点附近来回切换，可以设置第二阈值大于第一阈值，形成切换滞环，第一阈值和第二阈值的具体取值均可由技术人员根据应用情况而定，不作具体限定，均在本发明的保护范围之内。
本实施例提供的该双向DC/DC变换器的调制方法，在两侧电压接近或者一致时，切换到双级调制的调制模式。而两侧压差变大时，切换回单级调制的调制模式，综合利用单双级调制的优势，提高了***的稳定性，并且能够避免频繁切换造成输入输出电流出现大幅波动。
其余的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种双向DC/DC变换器，其结构示意图如图10所示，包括：控制器110、检测模块120以及主电路130；其中：
主电路130的两侧分别作为双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧，且第一侧和第二侧分别设置有相应的总母线电容(如图11中的Cbat和Cpv)；控制器110分别与主电路130的控制端以及检测模块130的输出端相连，用于执行如上述任一实施例提供的双向DC/DC变换器的调制方法。
其中，主电路130的结构如图11所示，包括：第一电感L1、第二电感L2、第一侧支路(如图11中的Q1-Q4、D1-D4、C1、C2、Q9和Q10即为第一侧支路)以及第二侧支路(Q5-Q8、D5-D8、C3、C4、Q11和Q12则为第二侧支路)；并且，第一侧支路和第二侧支路均包括：上桥臂(Q1-Q2及其反并联二极管D1-D2，或者，Q5-Q6及其反并联二极管D5-D6)、下桥臂(Q3-Q4及其反并联二极管D3-D4，或者，Q7-Q8及其反并联二极管D7-D8)、正半母线电容(如图11中C1或C3所示)、负半母线电容(如图11中C2或C4所示)、正极继电器(如图11中Q9和Q11所示所示)以及负极继电器(如图11中Q10和Q12所示)；并且，各继电器均并联由串联连接的电阻和二极管，且二极管的方向与相应侧正负半母线电容充电的电流方向相同。
具体连接关系为：上桥臂与正半母线电容并联连接，下桥臂与负半母线电容并联连接；上桥臂和下桥臂均包括两个串联连接的内管和外管，内管和外管的连接点(如图11中Q1与Q2的连接点、Q3与Q4的连接点、Q5与Q6的连接点、Q7与Q8的连接点)作为相应桥臂的中点，且上桥臂和下桥臂串联连接；上桥臂的中点通过第一电感L1进行连接，下桥臂的中点通过第二电感L2进行连接；正极继电器设置于相应总母线电容与正半母线电容之间的正极母线上；负极继电器设置于相应总母线电容与负半母线电容之间的负极母线上。
对于其主电路的其他变形拓扑，只要可以应用上述实施例所述的调制方法，都在本申请的保护范围内，此处不再一一赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，应用于所述双向DC/DC变换器的控制器，所述双向DC/DC变换器的主电路的高压侧和低压侧分别设置有相应的总母线电容；其中，所述主电路中与高压侧正负极或者低压侧正负极相连的开关管为外管，剩余开关管为内管；所述调制方法包括：
根据检测得到的所述双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差；
判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内；
若所述两侧电压差处于预设压差范围内，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制；
所述单级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断；所述单级调制中的斩波控制为：控制外管导通、内管关断与内管导通、外管关断交替循环执行；
所述双级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧交替循环进行斩波控制；所述双级调制中的斩波控制为：控制内管导通、外管关断与外管导通、内管关断交替执行。
2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反。
3.根据权利要求2所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧调制波的计算公式为：
Figure FDA0003331678420000011
Figure FDA0003331678420000012
ΔV＝VL-VH；
其中，
Figure FDA0003331678420000013
表示低压侧调制波电压，
Figure FDA0003331678420000014
表示高压侧调制波电压，VL表示所述低压侧电压的实际值，VH表示所述高压侧电压的实际值，ΔV表示控制环的输出指令，V0表示前馈基准电压；且所有调制量均以所述高压侧电压的实际值进行标幺计算。
4.根据权利要求3所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述前馈基准电压V0取值为所述高压侧电压乘以预设系数；所述预设系数的取值范围为：[0，1]。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，在控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制之后，还包括：
将所述双向DC/DC变换器的高压侧调制波电压绝对值限定在预设取值范围内。
6.根据权利要求1-4任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述调制模式中的控制策略为电流闭环或者电压电流双闭环。
7.根据权利要求1-4任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制，包括周期性执行的：
控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管关断、内管导通，电流由所述低压侧流向第一电感以及第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管关断、内管导通，电流由所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能。
8.根据权利要求1-4任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述两侧电压差处于预设压差范围，为：所述两侧电压差的绝对值小于第一阈值。
9.根据权利要求8所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，在所述判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内之后，还包括：
若判断结果为否，则判断所述两侧电压差的绝对值是否大于第二阈值；
若所述两侧电压差的绝对值大于第二阈值，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式维持所述单级调制或者由所述双级调制切换回所述单级调制；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
10.根据权利要求9所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述第一阈值为：k1*Vo；
所述第二阈值为：k2*Vo；
其中，k1为第一系数，k2为第二系数，k1<k2，Vo表示所述高压侧电压的实际值。
11.根据权利要求1-4任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断，包括周期性执行的：
控制所述高压侧的外管导通、内管关断，电流由所述低压侧经第一电感及第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
控制所述高压侧的内管导通、外管关断，电流由所述低压侧流向所述第一电感及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
交替执行所述第一电感和所述第二电感放能，以及，所述第一电感和所述第二电感充能的过程，完成能量传递。
12.一种双向DC/DC变换器，其特征在于，包括：控制器、检测模块以及主电路；其中：
所述主电路的两侧分别作为所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧，且所述第一侧和所述第二侧分别设置有相应的总母线电容；
所述控制器分别与所述主电路的控制端以及所述检测模块的输出端相连，用于执行如权利要求1-11任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法。
13.根据权利要求12所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述主电路，包括：第一电感、第二电感、第一侧支路以及第二侧支路；
所述第一侧支路和所述第二侧支路均包括：上桥臂、下桥臂、正半母线电容、负半母线电容、正极继电器以及负极继电器；
所述上桥臂与所述正半母线电容并联连接，所述下桥臂与所述负半母线电容并联连接；
所述上桥臂和所述下桥臂均包括两个串联连接的内管和外管，所述内管和所述外管的连接点作为相应桥臂的中点，且所述上桥臂和所述下桥臂通过所述内管串联连接；
所述上桥臂的中点通过所述第一电感进行连接，所述下桥臂的中点通过所述第二电感进行连接；
所述正极继电器设置于相应总母线电容与所述正半母线电容之间的正极母线上；
所述负极继电器设置于相应总母线电容与所述负半母线电容之间的负极母线上。
14.根据权利要求13所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述主电路，所述正极继电器和所述继电器均并联有串联连接的电阻和二极管；
所述二极管的方向与相应侧正负半母线电容充电的电流方向相同。
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