一种直流转直流DCDC变换器及其控制方法与流程

一种直流转直流dcdc变换器及其控制方法
技术领域
1.本技术涉及电力电子设备技术领域，具体涉及一种直流转直流dcdc变换器及其控制方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车的普及，家用直流充电桩的需求越来越多，充电桩功率的要求越来越大。
3.在充电桩中可以配置双向变换器，通过双向变换器，不仅可以为电动汽车充电，还可以将电动汽车的动力电池用作应急电源。在电网电费比较便宜的时候，可以给电动车充电，因地震，台风等原因造成停电的时候可以将电动汽车的动力电池作为应急电源供给家用电器，同时在电价比较高的时段能够并网发电。双向变换器作为双向充电设备中关键的一个环节，对整体设备的性能影响非常大。现有技术中，为了提高双向变换器的功率，将多个变压器绕组串联，导致变压器的制作比较复杂，实现困难，制造成本高。


技术实现要素：

4.针对较高功率的双向变换器会导致变压器的制造成本高的问题，本技术实施例提供一种双向隔离dcdc变换器及其控制方法，能够至少部分地解决上述问题。
5.一方面，本技术提出一种直流转直流dcdc变换器，包括至少一个dcdc变换模块和控制器，其中：
6.每个所述dcdc变换模块包括两个并联的双向隔离dcdc单元，每个所述双向隔离dcdc单元包括谐振电路和非隔离降压/升压电路，所述谐振电路和所述非隔离降压/升压电路级联；其中，各个所述谐振电路的工作频率固定；若所述dcdc变换模块的数量大于或等于2，则各个dcdc变换模块之间并联；
7.所述控制器与每个所述双向隔离dcdc单元电连接，所述控制器用于控制各个所述非隔离降压/升压电路的均流。
8.进一步地，所述谐振电路包括三相llc电路或llc延伸电路。
9.进一步地，所述三相llc电路包括第一三相电路、第二三相电路和三个变压器，其中：
10.所述第一三相电路连接于所述三个变压器的原边侧，所述第二三相电路连接于所述三个变压器的副边侧。
11.进一步地，所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容和第三电容；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；所述第一电感的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，所述第二电感的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，所述第三电感的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一电感
的第二端与第一变压器的原边的第一端相连，所述第一变压器的原边的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二电感的第二端与第二变压器的原边的第一端相连，所述第二变压器的原边的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第三电感的第二端与第三变压器的原边的第一端相连，所述第三变压器的原边的第二端与所述第三电容的第一端相连，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端相连；或，
12.所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容和第三电容；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；第一变压器的原边的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，第二变压器的原边的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，第三变压器的原边的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一变压器的原边的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二变压器的原边的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第三变压器的原边的第二端与所述第三电容的第一端相连，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端相连；或，
13.所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电感、第二电感和第三电感；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；所述第一电感的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，所述第二电感的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，所述第三电感的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一电感的第二端与第一变压器的原边的第一端相连，所述第二电感的第二端与第二变压器的原边的第一端相连，所述第三电感的第二端与第三变压器的原边的第一端相连；所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端相连；或，
14.所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；第一变压器的原边的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，第二变压器的原边的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，第三变压器的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端相连。
15.进一步地，所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电感、第五电感、第六电感、第四电容、第五电容和第六电容；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端与所述第四电感的第一端相连，所述第四电感的第二端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端与所述第五电感的第一端相连，所述第五电感的第二端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第三变压器的副边的第一端与所述第六电感的第一端相连，所述第六电感的第二端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端与所述第四电容的第一端相连，所述第二变压器的副
边的第二端与所述第五电容的第一端相连，所述第三变压器的副边的第二端与所述第六电容的第一端相连，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端相连；或，
16.所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电容、第五电容和第六电容；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第三变压器的副边的第一端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端与所述第四电容的第一端相连，所述第二变压器的副边的第二端与所述第五电容的第一端相连，所述第三变压器的副边的第二端与所述第六电容的第一端相连，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端相连；或，
17.所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电感、第五电感和第六电感；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端与所述第四电感的第一端相连，所述第四电感的第二端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端与所述第五电感的第一端相连，所述第五电感的第二端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第三变压器的副边的第一端与所述第六电感的第一端相连，所述第六电感的第二端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端、所述第二变压器的副边的第二端和所述第三变压器的副边的第二端相连；或，
18.所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管，所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；所述第一变压器的副边的第一端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间，所述第二变压器的副边的第一端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间，所述第三变压器的副边的第一端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间，所述第一变压器的副边的第二端、所述第二变压器的副边的第二端和所述第三变压器的副边的第二端相连。
19.进一步地，所述非隔离降压/升压电路采用交错升压/降压电路或者单级升压/降压电路。
20.进一步地，所述非隔离降压/升压电路包括第一支路、第二支路、第七电感和第八电感，其中：
21.所述第一支路与所述第二支路并联，所述第一支路包括串联的第十三开关管和第十四开关管，所述第二支路包括串联的第十五开关管和第十六开关管；所述第七电感的第一端连接所述第十五开关管的第二端和所述第十六开关管的第一端，所述第八电感的第一端连接所述第十三开关管的第二端和所述第十四开关管的第一端，所述第七电感的第二端和所述第八电感的第二端连接。
22.另一方面，本技术提供一种双向充放电设备，包括上述任一实施例所述的直流转直流dcdc变换器。
23.再一方面，本技术提供一种采用上述任一实施例所述的直流转直流dcdc变换器的控制方法，包括：
24.在第一方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，并控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；
25.在第二方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以及控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；所述第一方向运行与所述第二方向运行相反。
26.进一步地，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：
27.根据预设电压参考值和输出电压采样值产生第一电流参考值，并根据所述第一电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。
28.进一步地，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：
29.控制每个非隔离降压/升压电路产生每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压，并根据中间母线电压参考值和各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值获得第二电流参考值；
30.根据所述第二电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输入电流相等。
31.本技术实施例提供的直流转直流dcdc变换器及其控制方法，包括至少一个dcdc变换模块和控制器，每个dcdc变换模块包括两个并联的双向隔离dcdc单元，每个双向隔离dcdc单元包括谐振电路和非隔离降压/升压电路，谐振电路和非隔离降压/升压电路级联，控制器与每个双向隔离dcdc单元电连接，控制器用于控制各个非隔离降压/升压电路的均流，通过至少一个dcdc变换模块满足直流转直流dcdc变换器对功率的要求，降低了直流转直流dcdc变换器的制造成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
33.图1是本技术第一实施例提供的直流转直流dcdc变换器的结构示意图。
34.图2是本技术第二实施例提供的直流转直流dcdc变换器的结构示意图。
35.图3是本技术第三实施例提供的直流转直流dcdc变换器的结构示意图。
36.图4是本技术第四实施例提供的第一三相电路的结构示意图。
37.图5是本技术第五实施例提供的第一三相电路的结构示意图。
38.图6是本技术第六实施例提供的第一三相电路的结构示意图。
39.图7是本技术第七实施例提供的第一三相电路的结构示意图。
correction，简称pfc)电路，非隔离降压/升压电路112可以接充电电池。
59.所述控制器用于驱动每个双向隔离dcdc单元和每个非隔离降压/升压电路112。所述控制器通过控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，减少直流转直流dcdc变换器的电磁干扰(electromagnetic interference，简称emi)噪声。所述控制器控制各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等，实现各个非隔离降压/升压电路112的均流。通过各个谐振电路111的工作频率固定实现各个谐振电路111的电压隔离。其中，所述控制器可以采用微控制单元(microcontroller unit，简称mcu)或者数字信号处理(digital signal processing，简称dsp)芯片。
60.通过增加dcdc变换模块1的数量实现所述直流转直流dcdc变换器功率的扩展，dcdc变换模块1的数量越多，能够支持的功率越大。dcdc变换模块1的数量根据实际功率的需要进行设置，比如设置2-10个dcdc变换模块1，此处仅是举例说明，本技术实施例对dcdc变换模块1的数量不做过多的限定。
61.如图2所示，本技术提供的直流转直流dcdc变换器包括2个dcdc变换模块1，2个dcdc变换模块并联，相对于图1所示的包括1个dcdc变换模块1的结构，提高了所述直流转直流dcdc变换器的功率。
62.本技术实施例提供的直流转直流dcdc变换器，包括至少一个dcdc变换模块和控制器，每个dcdc变换模块包括两个并联的双向隔离dcdc单元，每个双向隔离dcdc单元包括谐振电路和非隔离降压/升压电路，谐振电路和非隔离降压/升压电路级联，控制器与每个双向隔离dcdc单元电连接，控制器用于控制各个非隔离降压/升压电路的均流，通过至少一个dcdc变换模块满足直流转直流dcdc变换器对功率的要求，避免采用复杂的变压器结构，降低了直流转直流dcdc变换器的制造成本。
63.在上述各实施例的基础上，进一步地，谐振电路111包括三相llc电路或llc延伸电路。三相llc电路的输入输出纹波比较小。llc延伸电路为在上述三相llc电路基础上进行变形或改进的三相谐振电路。
64.图3是本技术第三实施例提供的直流转直流dcdc变换器的结构示意图，如图3所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，所述三相llc电路包括第一三相电路310、第二三相电路320和三个变压器，其中：
65.第一三相电路310连接于所述三个变压器的原边侧，第二三相电路320连接于所述三个变压器的副边侧。第二三相电路320与非隔离降压/升压电路112相连。
66.第一三相电路310可以采用图3、图4、图5或者图6所示的电路结构，或是其他的在上述第一三相电路的基础上增加或减少电感电容电阻开关管等电子元器件的三相电路，此处不做过多的限制。第二三相电路320可以采用图7、图8、图9或者图10所示的电路结构，或是其他的在上述附图中的第二三相电路的基础上增加或减少电感电容电阻开关管等电子元器件的三相电路，此处不做过多的限制。
67.图4是本技术第四实施例提供的第一三相电路的结构示意图，如图4所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第一三相电路310包括第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第六开关管m6、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3；第一开关管m1和第二开关管m2串联，第三开关管m3和第四开关管m4串联，第五开关管m5和第六开关管m6串联；第一电感l1的第一端连接
于第一开关管m1和第二开关管m2之间，第二电感l2的第一端连接于第三开关管m3和第四开关管m4之间，第三电感l3的第一端连接于第五开关管m5和第六开关管m6之间；第一电感l1的第二端与第一变压器t1的原边的第一端相连，第一变压器t1的原边的第二端与第一电容c1的第一端相连，第二电感l2的第二端与第二变压器t2的原边的第一端相连，第二变压器t2的原边的第二端与第二电容c2的第一端相连，第三电感l3的第二端与第三变压器t3的原边的第一端相连，第三变压器t3的原边的第二端与第三电容c3的第一端相连，第一电容c1的第二端、第二电容c2的第二端和第三电容c3的第二端相连；第一开关管m1的第一端、第三开关管m3的第一端和第五开关管m5的第一端相连，第二开关管m2的第二端、第四开关管m4的第二端和第六开关管m6的第二端相连
68.图5是本技术第五实施例提供的第一三相电路的结构示意图，如图5所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第一三相210电路包括第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第六开关管m6、第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3；第一开关管m1和第二开关管m2串联，第三开关管m3和第四开关管m4串联，第五开关管m5和第六开关管m6串联；第一变压器t1的原边的第一端连接于第一开关管m1和第二开关管m 2之间，第二变压器t2的原边的第一端连接于第三开关管m3和第四开关管m4之间，第三变压器t3的原边的第一端连接于第五开关管m5和第六开关管m6之间；第一变压器t1的原边的第二端与第一电容c1的第一端相连，第二变压器t2的原边的第二端与第二电容c2的第一端相连，第三变压器t3的原边的第二端与第三电容c3的第一端相连，第一电容c1的第二端、第二电容c2的第二端和第三电容c3的第二端相连。
69.图6是本技术第六实施例提供的第一三相电路的结构示意图，如图6所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第一三相电路310包括第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第六开关管m6、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3；第一开关管m1和第二开关管m2串联，第三开关管m3和第四开关管m4串联，第五开关管m5和第六开关管m6串联；第一电感l1的第一端连接于第一开关管m1和第二开关管m2之间，第二电感l2的第一端连接于第三开关管m3和第四开关管m4之间，第三电感l3的第一端连接于第五开关管m5和第六开关管m6之间；第一电感l1的第二端与第一变压器t1的原边的第一端相连，第二电感l2的第二端与第二变压器t2的原边的第一端相连，第三电感l3的第二端与第三变压器t3的原边的第一端相连；第一变压器t1的原边的第二端、第二变压器t2的原边的第二端和第三变压器t3的原边的第二端相连。
70.图7是本技术第七实施例提供的第一三相电路的结构示意图，如图7所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，所述第一三相电路包括第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第六开关管m6；第一开关管m1和第二开关管m2串联，第三开关管m3和第四开关管m4串联，第五开关管m5和第六开关管m6串联；第一变压器t1的原边的第一端连接于第一开关管m1和第二开关管m2之间，第二变压器t2的原边的第一端连接于第三开关管m3和第四开关管m4之间，第三变压器t3的第一端连接于第五开关管m5和第六开关管m6之间；第一变压器t1的原边的第二端、第二变压器t2的原边的第二端和第三变压器t3的原边的第二端相连。
71.图8是本技术第八实施例提供的第二三相电路的结构示意图，如图8所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第二三相电路320包括第七开关管m7、第八开关管m8、第九开
关管m9、第十开关管m10、第十一开关管m11、第十二开关管m12、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、第四电容c4、第五电容c5和第六电容c6；第七开关管m7和第八开关管m8串联，第九开关管m9和第十开关管m10串联，第十一开关管m11和第十二开关管m12串联；第一变压器t1的副边的第一端与第四电感l4的第一端相连，第四电感l4的第二端连接于第七开关管m7和第八开关管m8之间；第二变压器t2的副边的第一端与第五电感l5的第一端相连，第五电感l5的第一端连接于第九开关管m9和第十开关管m10之间；第三变压器t3的副边的第一端与第六电感l6的第一端相连，第六电感l6的第二端连接于第十一开关管m11和第十二开关管m12之间；第一变压器t1的副边的第二端与第四电容c4的第一端相连，第二变压器t2的副边的第二端与第五电容c5的第一端相连，第三变压器t3的副边的第二端与第六电容c6的第一端相连，第四电容c4的第二端、第五电容c5的第二端和第六电容c6的第二端相连。
72.图9是本技术第九实施例提供的第二三相电路的结构示意图，如图9所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第二三相电路320包括第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9、第十开关管m10、第十一开关管m11、第十二开关管m12、第四电容c4、第五电容c5和第六电容c6；第七开关管m7和第八开关管m8串联，第九开关管m9和第十开关管m10串联，第十一开关管m11和第十二开关管m12串联；第一变压器t1的副边的第一端连接于第七开关管m7和第八开关管m8之间；第二变压器t2的副边的第一端连接于第九开关管m9和第十开关管m10之间；第三变压器t3的副边的第一端连接于第十一开关管m11和第十二开关管m12之间；第一变压器t1的副边的第二端与第四电容c4的第一端相连，第二变压器t2的副边的第二端与第五电容c5的第一端相连，第三变压器t3的副边的第二端与第六电容c6的第一端相连，第四电容c4的第二端、第五电容c5的第二端和第六电容c6的第二端相连。
73.图10是本技术第十实施例提供的第二三相电路的结构示意图，如图10所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第二三相电路320包括第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9、第十开关管m10、第十一开关管m11、第十二开关管m12、第四电感l4、第五电感l5和第六电感l6；第七开关管m7和第八开关管m8串联，第九开关管m9和第十开关管m10串联，第十一开关管m11和第十二开关管m12串联；第一变压器t1的副边的第一端与第四电感l4的第一端相连，第四电感l4的第二端连接于第七开关管m7和第八开关管m8之间；第二变压器t2的副边的第一端与第五电感l5的第一端相连，第五电感l5的第一端连接于第九开关管m9和第十开关管m10之间；第三变压器t3的副边的第一端与第六电感l6的第一端相连，第六电感l6的第二端连接于第十一开关管m11和第十二开关管m12之间；第一变压器t1的副边的第二端、第二变压器t1的副边的第二端和第三变压器t3的副边的第二端相连。
74.图11是本技术第十一实施例提供的第二三相电路的结构示意图，如图11所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，第二三相电路320包括第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9、第十开关管m10、第十一开关管m11和第十二开关管m12，第七开关管m7和第八开关管m8串联，第九开关管m9和第十开关管m10串联，第十一开关管m11和第十二开关管m12串联；第一变压器t1的副边的第一端连接于第七开关管m7和第八开关管m8之间，第二变压器t2的副边的第一端连接于第九开关管m9和第十开关管m10之间，第三变压器t3的副边的第一端连接于第十一开关管m11和第十二开关管m12之间，第一变压器t1的副边的第二端、第二变压器t2的副边的第二端和第三变压器t3的副边的第二端相连。
75.在上述各实施例的基础上，进一步地，非隔离降压/升压电路112采用交错升压/降
压电路或者单级升压/降压电路。
76.在上述各实施例的基础上，进一步地，如图12所示，非隔离降压/升压电路112包括第一支路330、第二支路340、第七电感l7和第八电感l8，其中：
77.第一支路330与第二支路340并联，第一支路330包括串联的第十三开关管m13和第十四开关管m14，第二支路340包括串联的第十五开关管m15和第十六开关管m16；第七电感l7的第一端连接第十五开关管m15的第二端和第十六开关管m16的第一端，第八电感l8的第一端连接第十三开关管m13的第二端和所述第十四开关管m14的第一端，第七电感l7的第二端和第八电感的第二端连接。第一支路330与第二支路340分别连接谐振电路111。
78.如图3所示，第一三相电路310采用图3所示的电路结构，第二三相电路320采用图11所示的电路结构，非隔离降压/升压电路112采用图12所示的电路结构。
79.其中，在第一三相电路310的外接端口处可以设置第一滤波电容c7和第二滤波电容c8，第一滤波电容c7和第二滤波电容c8串联，第一滤波电容c7的第一端连接第一三相电路310的外接端口的第一端，第一滤波电容c7的第二端连接第二滤波电容c8的第一端，第二滤波电容c8的第二端连接第一三相电路310的外接端口的第二端。第一开关管m1的第一端、第三开关管m3的第一端和第五开关管m5的第一端与第一三相电路310的外接端口的第一端相连，第二开关管m2的第二端、第四开关管m4的第二端和第六开关管m6的第二端与第一三相电路310的外接端口相连。
80.第一开关管m1与第二开关管m2的驱动互补，第三开关管m3和第四开关管m4的驱动互补，第五开关管m5和第六开关管m6的驱动互补，第一开关管m1与第二开关管m2所属的第一桥臂，第三开关管m3和第四开关管m4所属的第二桥臂以及第五开关管m5和第六开关管m6所属的第三桥臂的同一位置的驱动相差120度。
81.第七开关管m7与第八开关管m8的驱动互补，第九开关管m9与第十开关管m10的驱动互补，第十一开关管m11与第十二开关管m12的驱动互补，第七开关管m7与第八开关管m8所属的第四桥臂，第九开关管m9与第十开关管m10所属的第五桥臂以及第十一开关管m11与第十二开关管m12所属的第六桥臂的同一位置的驱动相差120度。
82.其中，非隔离降压/升压电路112的外接端口处可以设置第三滤波电容c9，第三滤波电容c9的第一端分别与第七电感l7的第二端和第八电感l8的第二端相连，第三滤波电容c9的第二端分别连接第十四开关管m14的第二端和第十六开关管m16的第二端相连。非隔离降压/升压电路112的外接端口的第一端分别与第三滤波电容c9的第一端、第七电感l7的第二端和第八电感l8的第二端相连。非隔离降压/升压电路112的外接端口的第二端分别与第三滤波电容c9的第二端、第十四开关管m14的第二端和第十六开关管m16的第二端相连。图3中非隔离降压/升压电路112为交错升压/降压电路。
83.其中，第二三相电路320与非隔离降压/升压电路112之间设置第一母线电容c10，第一母线电容两端的电压可以称为中间母线电压，在第一方向运行时，中间母线电压为谐振电路111的输出端电压，在第二方向运行时，中间母线电压为非隔离降压/升压电路112的输出端电压。第一母线电容c10与第二三相电路320并联，第一母线电容c10的第一端分别连接第七开关管m7的第一端、第九开关管m9的第一端和第十一开关管m11的第一端。第一母线电容c10的第二端分别连接第八开关管m8的第二端、第十开关管m10的第二端和第十二开关管m12的第二端。
84.如图13所示，第一三相电路310采用图5所示的电路结构，第二三相电路320采用图11所示的电路结构。
85.非隔离降压/升压电路112包括第十七开关管m17、第十八开关管m18和第九电感l9，其中：
86.第十七开关管m17与第十八开关管m18串联，第十七开关管m17的第二端连接第十八开关管m18的第一端，第九电感l9的第一端分别连接第十七开关管m17的第二端和第十八开关管m18的第一端。第十七开关管m17的第一端和第十八开关管m18的第二端连接第二三相电路320。
87.非隔离降压/升压电路112的外接端口处可以设置第四滤波电容c10，第四滤波电容c10的第一端连接第九电感l9的第二端，第四滤波电容c10的第二端连接第十八开关管m18的第二端。非隔离降压/升压电路112的外接端口的第一端分别与第九电感l9的第二端和第四滤波电容c10的第一端相连，非隔离降压/升压电路112的外接端口的第二端分别与第四滤波电容c10的第二端和第十八开关管m18的第二端相连。图13中非隔离降压/升压电路112为单级升压/降压电路。
88.如图13所示，第二三相电路320与非隔离降压/升压电路112之间设置第二母线电容c11，第二母线电容c11两端的电压可以称为中间母线电压。第二母线电容c11与第二三相电路320并联，第二母线电容c11的第一端分别连接第七开关管m7的第一端、第九开关管m9的第一端和第十一开关管m11的第一端。第二母线电容c11的第二端分别连接第八开关管m8的第二端、第十开关管m10的第二端和第十二开关管m12的第二端。
89.本技术实施例提供的一种双向充放电设备，包括上述任一实施例所述的直流转直流dcdc变换器。所述双向充放电设备可以应用于充电桩。
90.图14是本技术第十四实施例提供的直流转直流dcdc变换器的控制方法的流程示意图，如图14所示，本技术实施例提供的直流转直流dcdc变换器的控制方法可以应用于上述任一实施例所述的直流转直流dcdc变换器，包括：
91.s1401、在第一方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，并控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；
92.具体地，所述直流转直流dcdc变换器工作在充电模式时，即在第一方向运行时，电流由每个谐振电路流向级联的非隔离降压/升压电路，控制器会驱动每个谐振电路对输入电压进行降压获得中间母线电压，同时控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以减少所述直流转直流dcdc变换器的emi噪声。所述控制器会驱动每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态，将中间母线电压降压输出，同时会控制各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等，以实现各个非隔离降压/升压电路均流。
93.s1402、在第二方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以及控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；其中，所述第一方向与所述第二方向相反。
94.具体地，所述直流转直流dcdc变换器工作在供电模式时，即在第二方向运行时，电流由每个非隔离降压/升压电路流向级联的谐振电路，所述控制器会驱动每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态，将输入端输入的电压降压转换为获得中间母线电压，同时会控
制各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等，以实现各个非隔离降压/升压电路均流。所述控制器会驱动每个谐振电路将中间母线电压降压输出，同时控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以减少所述直流转直流dcdc变换器的emi噪声。其中，所述第一方向与所述第二方向相反。可理解的是，步骤s401和步骤s402没有先后顺序关系。
95.本技术实施例提供的直流转直流dcdc变换器的控制方法，在第一方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，并控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等，在第二方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以及控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等，实现各个非隔离降压/升压电路的均流，并能够减少谐振电路和非隔离降压/升压电路之间的电容波纹，提高了直流转直流dcdc变换器的可靠性。
96.在上述各实施例的基础上，进一步地，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：
97.根据预设电压参考值和输出电压采样值产生第一电流参考值，并根据所述第一电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。
98.具体地，在第一方向运行时，对所述直流转直流dcdc变换器的输出端的输出电压进行采样获得输出电压采样值，所述控制器比较预设电压参考值和输出电压采样值产生第一电流参考值。对每个非隔离降压/升压电路的输出电流进行采样，获得每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值，所述控制器将所述第一电流参考值作为各个非隔离降压/升压电路的共同电流基准，通过比较所述第一电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值，调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。其中，预设电压参考值根据实际需要进行设置，本技术实施例不做限定。
99.例如，图15是本技术第十五实施例提供的第一方向运行的控制示意图，如图15所示，将预设电压参考值与输出电压采样值进行比较，输出电压调节器根据上述比较的结果产生第一电流参考值。每个非隔离降压/升压电路的输出电流调节根据第一电流参考值与每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值的比较结果，调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以调整每个非隔离降压/升压电路的输出电流，使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。
100.在上述各实施例的基础上，进一步地，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：
101.控制每个非隔离降压/升压电路产生每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压，并根据中间母线电压参考值和各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值获得第二电流参考值；
102.根据所述第二电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输入电流相等。
103.具体地，在第二方向运行时，所述控制器会控制每个非隔离降压/升压电路对外部输入电压进行升压产生每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压，即每个双向隔离dcdc单元
的输出电压。对每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压进行采样，可以获得每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值，所述控制器可以对各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值求平均值，将计算获得的平均值作为中间母线电压比较值，或者获取各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值的最大值作为中间母线电压比较值。所述控制器将中间母线电压参考值与中间母线电压比较值进行比较，产生第二电流参考值，第二电流参考值作为各个非隔离降压/升压电路的共同电流基准。
104.对每个非隔离降压/升压电路的输入电流进行采样，可以获得每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值。所述控制器通过比较所述第二电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值，调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。其中，所述中间母线电压参考值根据实际需要进行设置，本技术实施例不做限定。
105.例如，图16是本技术第十六实施例提供的第二方向运行的控制示意图，如图16所示，获取各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值，然后求平均值获得中间母线电压比较值，然后将中间母线电压参考值与中间母线电压比较值进行比较，中间母线电压调节器根据上述比较的结果产生第二电流参考值。每个非隔离降压/升压电路的输入电流调节根据第二电流参考值与每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值的比较结果，调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以调整每个非隔离降压/升压电路的输出电流，使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。
106.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
107.当电路或电子元器件被称作“连接”或“接入”其他电路或电子元器件时，应当理解的是：该电路或电子元器件不仅直接连接到或接入到其他电路或电子元器件，而且在该电路或电子元器件和其它电路或电子元器件之间还可以存在另一电路或电子元器件。
108.以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种直流转直流dcdc变换器，其特征在于，包括至少一个dcdc变换模块和控制器，其中：每个所述dcdc变换模块包括两个并联的双向隔离dcdc单元，每个所述双向隔离dcdc单元包括谐振电路和非隔离降压/升压电路，所述谐振电路和所述非隔离降压/升压电路级联；其中，各个所述谐振电路的工作频率固定；若所述dcdc变换模块的数量大于或等于2，则各个dcdc变换模块之间并联；所述控制器与每个所述双向隔离dcdc单元电连接，所述控制器用于控制各个所述非隔离降压/升压电路的均流。2.根据权利要求1所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述谐振电路包括三相llc电路或llc延伸电路。3.根据权利要求2所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述三相llc电路包括第一三相电路、第二三相电路和三个变压器，其中：所述第一三相电路连接于所述三个变压器的原边侧，所述第二三相电路连接于所述三个变压器的副边侧。4.根据权利要求3所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容和第三电容；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；所述第一电感的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，所述第二电感的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，所述第三电感的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一电感的第二端与第一变压器的原边的第一端相连，所述第一变压器的原边的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二电感的第二端与第二变压器的原边的第一端相连，所述第二变压器的原边的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第三电感的第二端与第三变压器的原边的第一端相连，所述第三变压器的原边的第二端与所述第三电容的第一端相连，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端相连；或，所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容和第三电容；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；第一变压器的原边的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，第二变压器的原边的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，第三变压器的原边的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一变压器的原边的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二变压器的原边的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第三变压器的原边的第二端与所述第三电容的第一端相连，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端相连；或，所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电感、第二电感和第三电感；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；所述第一电感的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，所述第二电感的第一端连
接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，所述第三电感的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一电感的第二端与第一变压器的原边的第一端相连，所述第二电感的第二端与第二变压器的原边的第一端相连，所述第三电感的第二端与第三变压器的原边的第一端相连；所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端相连；或，所述第一三相电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第一开关管和所述第二开关管串联，所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联；第一变压器的原边的第一端连接于所述第一开关管和所述第二开关管之间，第二变压器的原边的第一端连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间，第三变压器的第一端连接于所述第五开关管和所述第六开关管之间；所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端相连。5.根据权利要求3所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电感、第五电感、第六电感、第四电容、第五电容和第六电容；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端与所述第四电感的第一端相连，所述第四电感的第二端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端与所述第五电感的第一端相连，所述第五电感的第二端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第三变压器的副边的第一端与所述第六电感的第一端相连，所述第六电感的第二端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端与所述第四电容的第一端相连，所述第二变压器的副边的第二端与所述第五电容的第一端相连，所述第三变压器的副边的第二端与所述第六电容的第一端相连，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端相连；或，所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电容、第五电容和第六电容；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第三变压器的副边的第一端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端与所述第四电容的第一端相连，所述第二变压器的副边的第二端与所述第五电容的第一端相连，所述第三变压器的副边的第二端与所述第六电容的第一端相连，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端相连；或，所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第四电感、第五电感和第六电感；所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；第一变压器的副边的第一端与所述第四电感的第一端相连，所述第四电感的第二端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间；第二变压器的副边的第一端与所述第五电感的第一端相连，所述第五电感的第二端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间；第
三变压器的副边的第一端与所述第六电感的第一端相连，所述第六电感的第二端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间；所述第一变压器的副边的第二端、所述第二变压器的副边的第二端和所述第三变压器的副边的第二端相连；或，所述第二三相电路包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管，所述第七开关管和所述第八开关管串联，所述第九开关管和所述第十开关管串联，所述第十一开关管和所述第十二开关管串联；所述第一变压器的副边的第一端连接于所述第七开关管和所述第八开关管之间，所述第二变压器的副边的第一端连接于所述第九开关管和所述第十开关管之间，所述第三变压器的副边的第一端连接于所述第十一开关管和所述第十二开关管之间，所述第一变压器的副边的第二端、所述第二变压器的副边的第二端和所述第三变压器的副边的第二端相连。6.根据权利要求1所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述非隔离降压/升压电路采用交错升压/降压电路或者单级升压/降压电路。7.根据权利要求6所述的直流转直流dcdc变换器，其特征在于，所述非隔离降压/升压电路包括第一支路、第二支路、第七电感和第八电感，其中：所述第一支路与所述第二支路并联，所述第一支路包括串联的第十三开关管和第十四开关管，所述第二支路包括串联的第十五开关管和第十六开关管；所述第七电感的第一端连接所述第十五开关管的第二端和所述第十六开关管的第一端，所述第八电感的第一端连接所述第十三开关管的第二端和所述第十四开关管的第一端，所述第七电感的第二端和所述第八电感的第二端连接。8.一种双向充放电设备，其特征在于，包括权利要求1至7任一项权利要求所述的直流转直流dcdc变换器。9.一种采用权利要求1至7任一项权利要求所述的直流转直流dcdc变换器的控制方法，其特征在于，包括：在第一方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，并控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；在第二方向运行时，控制每个dcdc变换模块包括的两个谐振电路的对应位置的驱动相反，以及控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等；所述第一方向运行与所述第二方向运行相反。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于降压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：根据预设电压参考值和输出电压采样值产生第一电流参考值，并根据所述第一电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输出电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制每个非隔离降压/升压电路工作于直流升压状态并使各个非隔离降压/升压电路的输出电流相等包括：控制每个非隔离降压/升压电路产生每个双向隔离dcdc单元的中间母线电压，并根据中间母线电压参考值和各个双向隔离dcdc单元的中间母线电压采样值获得第二电流参考值；
根据所述第二电流参考值和每个非隔离降压/升压电路的输入电流采样值调节每个非隔离降压/升压电路的占空比，以使得各个非隔离降压/升压电路的输入电流相等。

技术总结
本申请提供一种直流转直流DCDC变换器及其控制方法，所述直流转直流DCDC变换器包括：至少一个DCDC变换模块和控制器，每个DCDC变换模块包括两个并联的双向隔离DCDC单元，每个双向隔离DCDC单元包括谐振电路和非隔离降压/升压电路，谐振电路和非隔离降压/升压电路级联；各个谐振电路的工作频率固定；若DCDC变换模块的数量大于或等于2，则各个DCDC变换模块之间并联；控制器与每个双向隔离DCDC单元电连接，控制器用于控制各个非隔离降压/升压电路的均流。所述方法用于上述直流转直流DCDC变换器。本申请实施例提供的直流转直流DCDC变换器及其控制方法，降低了直流转直流DCDC变换器的制造成本。造成本。造成本。


技术研发人员：王越天
受保护的技术使用者：上海安世博能源科技有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8