[發(fā)明專利]基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置及其啟動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410162152.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103916019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東

1.一種基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置，包括連接低壓側(cè)全橋電路和高壓側(cè)全橋電路的高頻變壓器，其特征在于，所述低壓側(cè)全橋電路的輸入端采樣信號(hào)經(jīng)輸入調(diào)理電路送給數(shù)字信號(hào)處理器，所述高壓側(cè)全橋電路的輸出端采樣信號(hào)經(jīng)輸出調(diào)理電路送給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路控制低壓側(cè)全橋電路和高壓側(cè)全橋電路中的功率管開(kāi)閉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)置有A/D采樣單元、啟動(dòng)控制器、誤差調(diào)節(jié)器和PWM發(fā)生器，所述輸入調(diào)理電路的信號(hào)輸出端、輸出調(diào)理電路的信號(hào)輸出端均連接在A/D采樣單元的信號(hào)輸入端上，A/D采樣單元的信號(hào)輸出端與啟動(dòng)控制器的信號(hào)輸入端、誤差調(diào)節(jié)器的信號(hào)輸入端相連，啟動(dòng)控制器的信號(hào)輸出端、誤差調(diào)節(jié)器的信號(hào)輸出端均與PWM發(fā)生器的信號(hào)輸入端相連，PWM的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端相連。

3.一種如權(quán)利要求1所述裝置的啟動(dòng)方法，其特征在于，包括兩個(gè)階段：

a）第一階段，雙有源橋變換器啟動(dòng)時(shí)，比較高壓側(cè)輸出電壓值和預(yù)先設(shè)定值，若高壓側(cè)輸出電壓值小于預(yù)先設(shè)定值，啟動(dòng)控制器對(duì)輸入端電壓信號(hào)和輸出端電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出控制信號(hào)給PWM發(fā)生器，誤差調(diào)節(jié)器輸出由軟件設(shè)置為零，經(jīng)PWM發(fā)生器運(yùn)算后生成脈沖控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制低壓側(cè)全橋電路開(kāi)關(guān)管的開(kāi)閉，PWM發(fā)生器還送出低電平控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制高壓側(cè)全橋電路開(kāi)關(guān)管的關(guān)閉，通過(guò)高壓側(cè)全橋電路開(kāi)關(guān)管的體二極管整流為高壓直流側(cè)的濾波電容C_H充電，當(dāng)充電到達(dá)設(shè)置電壓值時(shí)，進(jìn)入第二階段；

b）第二階段，PWM發(fā)生器生成脈沖控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路分別控制低壓側(cè)全橋電路開(kāi)關(guān)管和高壓側(cè)全橋電路開(kāi)關(guān)管的開(kāi)閉，且逐漸增大兩側(cè)開(kāi)關(guān)管脈沖控制信號(hào)的脈寬，誤差調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)控制PWM發(fā)生器中高壓側(cè)開(kāi)關(guān)管對(duì)應(yīng)的移相寄存器，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)EPWM模塊中時(shí)基計(jì)數(shù)器的移相控制，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)和高壓側(cè)開(kāi)關(guān)管的脈沖控制信號(hào)脈寬增大至開(kāi)關(guān)周期的50%時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，完成雙有源橋變換器的啟動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啟動(dòng)方法，其特征在于，所述啟動(dòng)控制器輸出控制信號(hào)給PWM發(fā)生器時(shí)，啟動(dòng)控制器分別輸出低壓側(cè)脈沖控制信號(hào)的寬度控制量d_L和高壓側(cè)脈沖控制信號(hào)的寬度控制量d_H給PWM發(fā)生器；PWM發(fā)生器運(yùn)算過(guò)程如下：

1）低壓側(cè)全橋電路中斜對(duì)角的開(kāi)關(guān)管共用脈沖控制信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)處理器中一組EPWM模塊生成該脈沖控制信號(hào)，該組EPWM模塊分別為EPWM3A模塊和EPWM3B模塊，該組EPWM模塊的時(shí)基計(jì)數(shù)器配置成連續(xù)增減計(jì)數(shù)模式，時(shí)基計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的峰值等于開(kāi)關(guān)管周期值的一半PWM_Half_PRD，模塊EPWM3A比較時(shí)基計(jì)數(shù)器和第三比較寄存器A的大小，模塊EPWM3B比較時(shí)基計(jì)數(shù)器和第三比較寄存器B的大小，第三比較寄存器A賦值PWM_Half_PRD-d_L，第三比較寄存器B賦值d_L，當(dāng)時(shí)基計(jì)數(shù)器值大于第三比較寄存器A值時(shí)，模塊EPWM3A輸出高電平信號(hào)V_g1,4通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制低壓側(cè)開(kāi)關(guān)管G₁和G₄導(dǎo)通；當(dāng)時(shí)基計(jì)數(shù)器值小于第三比較寄存器B值時(shí)，模塊EPWM3B輸出高電平信號(hào)V_g2,3通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制低壓側(cè)開(kāi)關(guān)管G₂和G₃導(dǎo)通；

2）高壓側(cè)全橋電路中斜對(duì)角的開(kāi)關(guān)管共用脈沖控制信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)處理器中的另兩組EPWM模塊，該兩組EPWM模塊生成兩組脈沖控制信號(hào)，這所述兩組EPWM模塊內(nèi)均設(shè)有各自對(duì)應(yīng)的EPWM4A模塊、EPWM4B模塊和EPWM5A模塊、EPWM5B模塊，這兩組EPWM模塊的時(shí)基計(jì)數(shù)器都配置成連續(xù)增計(jì)數(shù)模式，且都與低壓側(cè)開(kāi)關(guān)管的EPWM模塊同步，計(jì)數(shù)的峰值等于開(kāi)關(guān)周期值PWM_PRD，這兩組EPWM模塊的輸出脈沖控制信號(hào)需時(shí)基計(jì)數(shù)器與各自組中的兩個(gè)比較寄存器分別比較得到；

模塊EPWM4A比較時(shí)基計(jì)數(shù)器與第四比較寄存器A的大小，模塊EPWM4B比較時(shí)基計(jì)數(shù)器和第四比較寄存器B的大小，第四比較寄存器A賦值PWM_Half_PRD-d_H，第四比較寄存器B賦值PWM_Half_PRD+d_H，當(dāng)模塊EPWM4A中時(shí)基計(jì)數(shù)器數(shù)值大于比較寄存器A數(shù)值或者小于比較寄存器B數(shù)值時(shí)，模塊EPWM4A輸出高電平信號(hào)V_g5,8通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制高壓側(cè)開(kāi)關(guān)管G₅和G₈導(dǎo)通；

模塊EPWM5A比較時(shí)基計(jì)數(shù)器與第五比較寄存器A的大小，模塊EPWM5B比較時(shí)基計(jì)數(shù)器和第五比較寄存器B的大小，第五比較寄存器A賦值d_H，第五比較寄存器B賦值PWM_PRD-d_H，當(dāng)模塊EPWM4中時(shí)基計(jì)數(shù)器數(shù)值小于比較寄存器A數(shù)值或者大于比較寄存器B數(shù)值時(shí)，模塊EPWM4輸出高電平信號(hào)V_g6,7通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制高壓側(cè)開(kāi)關(guān)管G₆和G₇導(dǎo)通；

（3）在啟動(dòng)第二階段時(shí)，誤差調(diào)節(jié)器輸出的移相角φ送入控制高壓側(cè)全橋電路的兩移相寄存器,產(chǎn)生模塊EPWM4和模塊EPWM5的時(shí)基計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值的更新。