[發明專利]基于NPC的三相雙有源橋式直流變換器的瞬時電流控制方法

有效

• 申請號: 201710374781.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107171565B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 王躍;王寧;李卓強;施伶;崔耀;雷萬鈞
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338;H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種三相雙有源橋式直流變換器的瞬時電流控制方法，在三相雙有源橋式直流變換器處于穩態的情況下，當V₁側和V₂側兩個三相橋式電路的占空比指令D_1,1和D_2,1單獨或同時改變為D_1,2和D_2,2時，通過兩種調節過渡區間內占空比大小的方法，使得變壓器三相電感電流分別僅經過5/3個開關周期的過渡區間就可達到平衡，大大降低因為三相電感電流不平衡而引起的變換器兩側直流電流振蕩的幅值和時間，從而改善了變換器的動態性。

技術領域

本發明屬于三相雙有源橋式直流變換器技術領域，具體涉及一種基于NPC的三相雙有源橋式直流變換器的瞬時電流控制方法。

背景技術

基于NPC的三相雙有源橋式直流變換器由一個三相高頻變壓器和兩個三電平NPC的三相橋式電路構成，其拓撲結構如圖1所示。它是一種隔離型雙向直流變換器。它具有高功率密度、較低的開關應力和易于實現軟開關等優點。NPC相對于普通三相橋式拓撲具有電平數多，耐壓高，電流紋波更小，從而使濾波更容易等優點。另外，與單相的變換器相比，這種變換器采用三相交錯的結構，提高了功率等級的同時也減小了濾波器體積。它適用于中、大功率場合，適合應用于混合動力汽車、電力電子變壓器以及智能電網能量存儲系統等。

對于三相雙有源橋式直流變換器，在處于穩態狀態下，改變其控制變量，會造成三相高頻變壓器中的三相電流出現不平衡的現象，嚴重的話，甚至導致變換器兩側的直流電流產生振蕩，并以τ＝L_s/R_s為時間常數逐漸衰減。其中，L_s為三相變壓器中每相等效電感值，R_s為三相變壓器中每相等效電阻值。在實際的變換器設計過程中，為了實現兩個直流側較寬的電壓變化范圍，三相變壓器中每相等效電感值L_s需要被設計得較大，同時三相變壓器中每相等效電阻值R_s則需要被設計得較小以減小線路損耗。因此，時間常數往往會變得比較大，進而使得變換器中三相電感電流振蕩衰減時間較長。

現有的改善上述現象的控制方法，都是針對傳統的移相調制策略所提出的。這種調制策略只有一個控制量，即兩個三相橋中相應開關器件的驅動信號之間的移相角通過改變移相角的大小和正負，就可以控制傳輸功率的大小和方向。此時，兩個三相橋式電路的占空比固定且均為0.5。相應的控制方法是在移相角變化的時候引入一個過渡區間，通過對該區間內移相角大小進行調節，從而使得三相電感電流在過渡區間內迅速達到新的平衡。然而，對于引入兩個三相橋式電路的占空比作為另外兩個控制變量的占空比加移相調制策略來說，當改變兩個占空比指令時，三相電感電流同樣會出現不平衡的現象，從而引起變換器兩側的直流電流產生振蕩。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于NPC的三相雙有源橋式直流變換器的瞬時電流控制方法，該控制方法在單獨或同時改變兩個占空比指令時，能夠通過調節過渡區間內占空比大小，使得變壓器三相電感電流分別僅經過5/3個開關周期的過渡區間就可達到平衡，從而減小變換器兩側的直流電流振蕩。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：

基于NPC的三相雙有源橋式直流變換器的瞬時電流控制方法，包括以下步驟：