[發(fā)明專利]一種對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811173709.6
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN109245542A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建科
• 申請（專利權(quán)）人: 李建科
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02J3/32
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，包括輸入直流電源U₁、全橋逆變電路(1)、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(2)、原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1、副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)、全橋同步整流電路(5)及負(fù)載電池U₂，所述全橋逆變電路(1)、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(2)與副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)、全橋同步整流電路(5)的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)于原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1對稱；

所述輸入直流電源U₁、全橋逆變電路(1)、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(2)依次連接，所述原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(2)輸出端分別與原邊線圈3L_i1的兩端連接，所述副邊線圈3L_o1的兩端分別與副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)的輸入端連接，所述原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1同名端相對，所述副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)的輸出端與全橋同步整流電路(5)的輸入端連接，全橋同步整流電路(5)的輸出端與負(fù)載電池U₂的兩端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述全橋逆變電路(1)包括第一母線電容C_BUS1、四個(gè)開關(guān)管Q_i1-Q_i4，所述第一母線電容C_BUS1的正極與輸入直流電源U₁的正極連接，所述第一母線電容C_BUS1的負(fù)極與輸入直流電源U₁的負(fù)極連接，所述四個(gè)開關(guān)管Q_i1-Q_i4連接成逆變H橋，逆變H橋的正極與第一母線電容C_BUS1的正極連接，逆變H橋的負(fù)極與第一母線電容C_BUS1的負(fù)極連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為至少一個(gè)補(bǔ)償開關(guān)S、至少兩個(gè)電容組成的具有非零偏置電容值的可調(diào)電容網(wǎng)絡(luò)，即所有補(bǔ)償開關(guān)斷開或關(guān)閉時(shí)均有一定電容值的組合網(wǎng)絡(luò)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3任一所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(2)包括第一串聯(lián)電容C_i1、第一補(bǔ)償電容C_iv1、第一補(bǔ)償開關(guān)S_i1，其中，所述第一串聯(lián)電容C_i1一端與第一補(bǔ)償開關(guān)S_i1的一端、全橋逆變電路的一個(gè)輸出端共同連接，所述第一補(bǔ)償開關(guān)S_i1的另一端與第一補(bǔ)償電容C_iv1的一端連接，所述第一補(bǔ)償電容C_iv1的另一端與第一串聯(lián)電容C_i1的另一端連接作為原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸出端，所述全橋逆變電路的另一個(gè)輸出端作為原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)輸出端。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一補(bǔ)償開關(guān)S_i1的實(shí)現(xiàn)方式為單個(gè)MOSFET或IGBT的單向開關(guān)，或者為兩個(gè)或多個(gè)MOSFET或IGBT串聯(lián)構(gòu)成的雙向開關(guān)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，全橋同步整流電路(5)包括第二母線電容C_BUS2以及四個(gè)開關(guān)管Q_o1-Q_o4，四個(gè)開關(guān)管Q_o1-Q_o4連接成逆變H橋，逆變H橋的兩個(gè)輸入端分別與副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸出端連接，所述逆變H橋的正極與第二母線電容C_BUS2的正極連接，所述逆變H橋的負(fù)極與第二母線電容C_BUS2的負(fù)極連接，所述第二母線電容C_BUS2的正極、負(fù)極同時(shí)與負(fù)載電池U₂的正負(fù)極連接。

7.一種如權(quán)利要求1所述的對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，具體為：

檢測權(quán)利要求1所述對稱的電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸入電壓U₁、全橋逆變電路的輸出電壓U_AB、副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓U_CD、及系統(tǒng)輸出電壓U₂；檢測權(quán)利要求1所述電力變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸入電流I₁、全橋逆變電路的輸出電流I_AB、副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出電流I_CD、及輸出電流I₂；

根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行三個(gè)控制回路控制，三個(gè)控制回路分別為逆變電流控制回路、原副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制回路、及輸出控制回路；

所述逆變電流控制回路具體為：將測量的全橋逆變輸出電流與電流參考值比較，其差值經(jīng)過PID算法得出全橋逆變電路的移相控制角度θ_AB，逆變調(diào)制器將移相控制角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的四個(gè)PWM信號(hào)分別控制全橋逆變電路的四個(gè)開關(guān)(Q_i1-4)；

所述諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)回路具體為：通過相位檢測模塊比較測量的全橋逆變電路的輸出電流和輸出電壓的相位，得出相位差ψ_Z，所述相位差ψ_Z與設(shè)定的相位差參考值ψ_ref比較，所得出的差值經(jīng)過PID算法得出原副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率ω_r1ω_r2，諧振調(diào)制器模塊將原副邊諧振頻率轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的PWM信號(hào)分別控制所述原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的第一補(bǔ)償開關(guān)S_i1和副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的第二補(bǔ)償開關(guān)S_o1；

所述輸出控制回路具體為：比較測量的輸出電壓或輸出電流或輸出功率和設(shè)定的輸出電壓參考值或輸出電流參考值或輸出功率參考值，得出的差值經(jīng)過PID算法計(jì)算出所述全橋逆變電路的輸出電流參考值I_ABref，此參考值傳遞給逆變電流控制回路的輸入端。