本發(fā)明屬于電力電子變換器，涉及一種雙向cllc諧振變換器的同步整流電路與控制策略。

背景技術：

1、在分布式儲能、直流微電網(wǎng)和電動汽車等新能源的應用領域，功率變換的關鍵問題是如何構建能夠滿足能量雙向流動、高效率、高功率密度的雙向電力電子變換器。在各種雙向隔離型變換器中，基于傳統(tǒng)單向llc諧振變換器拓撲改進的cllc諧振變換器由于能夠?qū)崿F(xiàn)雙向能量流動、軟開關和雙向工作而被認為是一種理想拓撲。

2、在傳統(tǒng)的雙向cllc諧振變換器中，副邊橋不加驅(qū)動信號，利用其體二極管進行整流，但由于體二極管往往具有比較高的導通壓降，帶來比較高的導通損耗，降低了變換器的效率。采用同步整流策略，可以有效降低整流時的導通壓降，從而減少整流側的導通損耗，提高變換器效率。

3、對于雙向cllc諧振變換器，傳統(tǒng)的同步整流策略可分為理論計算、電壓檢測和電流檢測三類。理論計算型策略通過前期建模直接計算出同步整流管的開通與關斷時間，計算需要獲得變換器準確的諧振參數(shù)，依賴于前期建模的準確性，對數(shù)字控制器的性能有著較高的要求，在動態(tài)過程中難以對諧振過程進行準確的計算。電壓檢測型策略通過檢測開關管的漏源極電壓來判斷電流極性，電流檢測型策略直接檢測副邊側諧振電流，兩種策略均通過副邊側諧振電流的極性確定副邊側整流管的導通情況，并據(jù)此生成同步整流驅(qū)動信號。兩種策略均容易受到電路寄生振蕩的影響，造成同步整流管的誤動作，影響同步整流效果。

4、由此可見，雙向cllc諧振變換器傳統(tǒng)的同步整流策略均具有各自的缺陷，限制了其在雙向cllc諧振變換器中的應用。因此，需要對現(xiàn)有的同步整流技術進行改進。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種應用于雙向cllc諧振變換器的同步整流電路，以克服現(xiàn)有技術的不足。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案為：一種應用于雙向cllc諧振變換器的同步整流電路，包括高速電流采樣電路、過零點檢測電路、定時器電路、邏輯處理電路和驅(qū)動電路；其中，高速電流采樣電路包括電流互感器、檢測電阻、差分放大電路；所述電流互感器的原邊側串聯(lián)在cllc諧振變換器的副邊側，用于檢測變換器副邊側的諧振電流；檢測電阻并聯(lián)在電流互感器的副邊側，用于將檢測得到的諧振電流信號轉化為電壓信號；差分放大電路用于將檢測電阻兩端的電壓信號進行放大、偏移；所述過零點檢測電路與差分放大電路的輸出端連接，用于產(chǎn)生副邊諧振電流的過零點信號；所述定時器電路與過零點檢測電路的輸出端連接，響應于過零點信號開始工作；定時器電路的輸出端分別與邏輯處理電路的輸入端、驅(qū)動電路的輸入端連接，定時器電路的輸出信號作為驅(qū)動電路的使能信號，所述邏輯處理電路用于對定時器電路的輸出信號做處理后控制定時器電路的關斷。

3、本發(fā)明還提出了一種應用于雙向cllc諧振變換器的同步整流方法，具體步驟為：

4、(1)通過電流互感器得到按比例縮小后的副邊側諧振電流；

5、(2)將檢測到的諧振電流信號轉化為電壓信號并進行放大、偏移；

6、(3)將差分運放電路的輸出與偏置電壓進行比較，獲得副邊側諧振電流過零點信號；

7、(4)依據(jù)副邊側開關管反并聯(lián)二極管的導通信息確定定時器的開啟時刻；

8、(5)依據(jù)定時器信號確定副邊側開關管同步整流信號的關斷時刻；

9、(6)依據(jù)原邊側開關管驅(qū)動信號確定副邊側開關管同步整流信號的開啟時刻與定時器信號的關斷時刻；

10、(7)在此后的每個開關周期內(nèi)，控制器均根據(jù)檢測到的副邊側電流極性與原始驅(qū)動信號信息按照步驟(1)～(6)確定本周期的開關管的開通時刻與關斷時刻。

11、優(yōu)選地，所述雙向cllc諧振變換器包括依次連接的全橋逆變電路、諧振電路、全橋整流電路，所述全橋整流電路包括副邊側第五開關管s5、與副邊側第五開關管s5并聯(lián)的副邊側第五反并聯(lián)二極管d5、副邊側第五寄生電容c5；副邊側第六開關管s6、與副邊側第六開關管s6并聯(lián)的副邊側第六反并聯(lián)二極管d6、副邊側第六寄生電容c6；副邊側第七開關管s7、與副邊側第七開關管s7并聯(lián)的副邊側第七反并聯(lián)二極管d7、副邊側第七寄生電容c7；副邊側第八開關管s8、與副邊側第八開關管s8并聯(lián)的副邊側第八反并聯(lián)二極管d8、副邊側第八寄生電容c8，副邊側第五開關管s5與第六開關管s6串聯(lián)構成副邊側第一橋臂，副邊側第七開關管s7與第八開關管s8串聯(lián)構成副邊側第二橋臂；

12、全橋逆變電路由原邊側第一開關管s1、與原邊側第一開關管s1并聯(lián)的原邊側第一反并聯(lián)二極管d1以及原邊側第一寄生電容c1；原邊側第二開關管s2、與原邊側第二開關管s2并聯(lián)的第二反并聯(lián)二極管d2、原邊側第二寄生電容c2；原邊側第三開關管s3、與原邊側第三開關管s3并聯(lián)的原邊側第三反并聯(lián)二極管d3、原邊側第三寄生電容c3；原邊側第四開關管s4、與原邊側第四開關管s4并聯(lián)的原邊側第四反并聯(lián)二極管d4、原邊側第四寄生電容c4組成；原邊側第一開關管s1與第二開關管s2串聯(lián)構成原邊側第一橋臂，原邊側第三開關管s3與第四開關管s4串聯(lián)構成原邊側第二橋臂。

13、優(yōu)選地，將差分運放電路的輸出與直流電壓偏置vref進行比較，獲得副邊側諧振電流過零點信號的具體方法為：

14、將差分運放電流的輸出與偏置電壓vref進行比較，當vc＞vref時，vc＝1，此時與副邊側第五開關管s5并聯(lián)的副邊側第五反并聯(lián)二極管d5、與副邊側第八開關管s8并聯(lián)的副邊側第八反并聯(lián)二極管d8處于導通狀態(tài)；當vc＜vref時，vc＝0，此時與副邊側第六開關管s6并聯(lián)的副邊側第六反并聯(lián)二極管d6、與副邊側第七開關管s7并聯(lián)的副邊側第七反并聯(lián)二極管d7處于導通狀態(tài)。

15、優(yōu)選地，依據(jù)副邊側開關管反并聯(lián)二極管的導通信息確定定時器的開啟時刻的具體方法為：

16、當諧振電流過零點信號由vc＝1變?yōu)関c＝0時，即副邊側諧振電流由正變零的t1時刻，觸發(fā)開啟定時器電路中的定時器tclk1；諧振電流過零點信號由vc＝0變?yōu)関c＝1時即副邊側諧振電流由負變零的t2時刻，觸發(fā)開啟定時器電路中的定時器tclk2。

17、優(yōu)選地，依據(jù)定時器信號確定副邊側開關管同步整流信號的關斷時刻的具體方法為：

18、諧振電流由正變零的過零點t1即定時器信號tclk1開啟時刻，關斷副邊側第五、八開關管，定時器信號tclk1計時期間保持副邊側第五、八開關管的關閉狀態(tài)；諧振電流由負變零的過零點t2即定時器信號tclk2開啟時刻，關斷副邊側第六、七開關管，定時器信號tclk2計時期間保持副邊側第六、七開關管的關閉狀態(tài).

19、優(yōu)選地，依據(jù)原邊側開關管驅(qū)動信號確定副邊側開關管同步整流信號的開啟時刻與定時器信號的關斷時刻的具體方法為：

20、副邊側第五開關管s5、副邊側第八開關管s8的原始驅(qū)動信號與原邊側第一開關管s1、原邊側第四開關管s4的驅(qū)動信號保持一致；副邊側第六開關管s6、副邊側第七開關管s7的原始驅(qū)動信號與原邊側第二開關管s2、原邊側第三開關管s3的驅(qū)動信號保持一致；副邊側第六、七開關管開通信號到來時即t3時刻，關閉定時器tclk1；副邊側第五、八開關管開通信號到來時即t4時刻，關閉定時器tclk2。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、(1)本發(fā)明采用模擬電路搭建，控制響應迅速，可以在同周期內(nèi)實現(xiàn)同步整流操作，進而在多種工況下實現(xiàn)較好的同步整流效果。

23、(2)本發(fā)明無須進行復雜的計算同時可以避免電路寄生振蕩帶來的不確定性，提高了同步整流的易實現(xiàn)性與可靠性。

24、(2)本發(fā)明同步整流電流與變換器閉環(huán)控制解耦，同步整流單獨控制，對變換器的閉環(huán)控制未帶來復雜度的提升。