[發明專利]基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置及其啟動方法

有效

• 申請號: 201410162152.1
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103916019A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 方宇
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本發明涉及一種雙有源橋變換器，屬于電力電子與電工技術領域，特別涉及雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置及其啟動方法。

背景技術

雙向充電機工作在放電模式時，雙有源橋處在Boost狀態，能量由低壓側往高壓側流動，一般認為雙有源橋的啟動過程應和傳統的全橋電路一樣，即控制低壓側開關管的導通時間從零逐漸增大，就能使高壓側電容上的電壓升高，但實際上對雙有源橋電路而言，上述啟動方法是不可行的，因為剛剛啟動的瞬間高壓側電容上的電壓是0或者很小，故剛啟動時，電感上會產生較大的電流，且在啟動過程中電感不能磁復位，故電感上的電流急劇增大，直至飽和，增大的電流將會遠遠超過開關管的電流額定值，這給開關管的選型和電感的設計帶來困難。故雙有源橋電路在正常工作之前將高壓側的電壓建立起來是很有必要的，即啟動建壓是一個重要的環節。目前對于雙有源橋變換器啟動的解決方案主要有以下3種：

1)?帶反激變換器的啟動方式，2)?低壓側串接Buck變換器的啟動控制方式，3)?低壓側串聯限流電阻的啟動方式。其中反激型和Buck型啟動方式都需要增加額外的硬件電路，提高了系統的設計成本，不利于高功率密度的實現，低壓側串接電阻的方式雖然結構簡單，成本低廉，但只適用于小功率場合，當功率較大時，需并聯較大功率等級的電阻，體積較大，并且能耗較大。因此現有的啟動方式在實際應用中都無法滿足低成本，高效率和高功率密度的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置及其啟動方法，降低制造成本，適用范圍廣，能耗低。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于雙有源橋變換器的直流母線建壓裝置及其啟動方法，所述裝置包括連接低壓側全橋電路和高壓側全橋電路的高頻變壓器，其特征在于，所述低壓側全橋電路的輸入端采樣信號經輸入調理電路送給數字信號處理器，所述高壓側全橋電路的輸出端采樣信號經輸出調理電路送給數字信號處理器，數字信號處理器的信號輸出端連接有驅動電路，驅動電路控制低壓側全橋電路和高壓側全橋電路中的功率管開閉；

所述啟動方法包括兩個階段：

a）第一階段，雙有源橋變換器啟動時，比較高壓側輸出電壓值和預先設定值，若高壓側輸出電壓值小于預先設定值，啟動控制器對輸入端電壓信號和輸出端電壓信號進行處理，并輸出控制信號給PWM發生器，誤差調節器輸出由軟件設置為零，經PWM發生器運算后生成脈沖控制信號經驅動電路控制低壓側全橋電路開關管的開閉，PWM發生器還送出低電平控制信號經驅動電路控制高壓側全橋電路開關管的關閉，通過高壓側全橋電路開關管的體二極管整流為高壓直流側的濾波電容C_H充電，當充電到達設置電壓值時，進入第二階段；

b）第二階段，PWM發生器生成脈沖控制信號經驅動電路分別控制低壓側全橋電路開關管和高壓側全橋電路開關管的開閉，且逐漸增大兩側開關管脈沖控制信號的脈寬，誤差調節器輸出信號控制PWM發生器中高壓側開關管對應的移相寄存器，以實現相應EPWM模塊中時基計數器的移相控制，當低壓側和高壓側開關管的脈沖控制信號脈寬增大至開關周期的50%時，啟動過程結束，完成雙有源橋變換器的啟動。

作為本發明的進一步限定，所述數字信號處理器內置有A/D采樣單元、啟動控制器、誤差調節器和PWM發生器，所述輸入調理電路的信號輸出端、輸出調理電路的信號輸出端均連接在A/D采樣單元的信號輸入端上，A/D采樣單元的信號輸出端與啟動控制器的信號輸入端、誤差調節器的信號輸入端相連，啟動控制器的信號輸出端、誤差調節器的信號輸出端均與PWM發生器的信號輸入端相連，PWM的信號輸出端與驅動電路的信號輸入端相連。

作為本發明進一步限定，所述啟動控制器輸出控制信號給PWM發生器時，啟動控制器分別輸出低壓側脈沖控制信號的寬度控制量d_L和高壓側脈沖控制信號的寬度控制量d_H給PWM發生器；PWM發生器運算過程如下：