[發明專利]基于DAB的單級隔離型PFC變換器直接電流控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201811091714.2
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109361318B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李國杰;童安平;杭麗君
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于DAB的單級隔離型PFC變換器直接電流控制系統及控制方法，通過協調DAB變換器的原邊全橋內部移相比、副邊全橋內部移相比、原副邊之間移相比三個控制量，本發明在對輸入電流進行控制時無需設計額外的電流控制器，可以直接通過協調輸出電壓控制器、輸入電壓及電流調制環節使得輸入電流正弦化，從而降低了系統的成本和控制器設計難度，增強了控制系統的穩定性，提高了動態性能。

技術領域

本發明涉及功率變換，特別是一種基于雙向有源橋變換器(以下簡稱為DAB變換器)的單級隔離型PFC變換器直接電流控制系統及控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，高頻隔離功率轉換將越來越多的應用到電網中，成為實現電網中快速靈活控制的重要手段。而電力電子裝置在AC/DC場合的廣泛應用，導致電網電流的諧波含量增大并嚴重危害電網的正常運行。為降低電力電子裝置引起的諧波污染、改善電網的電能質量，國際電工委員會頒布及修訂了IEC61000-3-2，IEC555-2等諧波標準，對各類用電設備所需達到的諧波標準進行了統一明確的規定。功率因數校正技術(PowerFactor Correction,簡稱為PFC)可減小電氣設備的輸入電流畸變，提高輸入功率因數，降低變換器對電網的諧波污染，已經成為各類電氣設備為達到相關諧波標準所必需的技術手段。采用PFC技術的AC/DC變換器被稱為PFC變換器，其可以實現對輸入電流波形的正弦化控制、并使其與輸入電壓相位相同，對輸入諧波電流的抑制效果優異，因而得到了廣泛的應用與關注。

根據在變換器中是否使用變壓器進行隔離，可將AC/DC變換器分為隔離型和非隔離型。在諸多應用場合，為了安全同時也為了實現輸入輸出電壓的匹配，需要采用隔離型AC/DC變換器。從功率變化的形式來劃分，隔離型AC/DC變換器可以分為單級式和兩級式。而單級式的隔離型AC/DC變換器省去了一級變換器，直接進行能量轉換，減小了電路的復雜度，提高了系統效率。

基于移相控制(Phase shift modulation scheme,PSMS)的雙有源全橋變流器(Dual Active Bridge-Isolated Bidirectional DC/DC Converter，以下簡稱為DAB變換器)具有功率密度高、動態響應快、容易實現軟開關、原副邊電氣隔離、功率能雙向流動等優點，在不間斷電源、電動汽車、固態變壓器等場合廣受歡迎。而基于DAB的單級隔離型PFC變換器即通過對DAB變換器進行合理地控制，使其輸入電流正弦化，從而到達提高功率因數、減小諧波畸變的目的。通常為了控制輸入電流，需要加入電流內環控制器。但是電流內環會減小系統的帶寬，增加控制系統設計的難度。因此如何合理地控制DAB變換器使得輸入電流正弦化，從而實現對于輸入電流的直接控制，成為新一代隔離型PFC變換器在高頻、高功率密度方向的一大挑戰。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種基于DAB的單級隔離型PFC變換器的直接電流控制系統及其控制方法，可以實現對輸入電流的直接控制，無需對輸入電流進行閉環，顯著降低了控制系統的成本與實現復雜度，提升了變換器的動態性能，更有利于輸入電流的正弦化。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案如下：

一種基于DAB的單級隔離型PFC變換器直接電流控制系統，該系統包括二極管整流電路、DAB變換器主功率電路和EMI濾波器，其特點在于，還有控制器；