[發明專利]二極管箝位混合三電平雙有源全橋變流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201910097721.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109742968B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 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: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 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

1.一種二極管箝位混合三電平雙有源全橋變流器的控制方法，該二極管箝位混合三電平雙有源全橋變流器，包括：輸入濾波電容C_inp和C_inn、輸出濾波電容C_o、直流電壓源、原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁、副邊單相全橋H₂、高頻隔離變壓器、高頻電感L_s和控制器；其中：所述原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁包括全控開關器件S₁～S₆以及二極管D₁和D₂；其中全控開關器件S₁～S₄與二極管D₁和D₂組成一個二極管箝位三電平橋臂，全控開關器件S₅和S₆組成一個兩電平橋臂；所述副邊單相全橋H₂包括全控開關器件Q₁～Q₄；所述原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的直流母線的正極分別與對應直流電壓源的正極和輸入濾波電容C_inp的正極相連，原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的直流母線的負極分別與對應直流電壓源的負極和輸入濾波電容C_inn的負極相連，原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的二極管中性點與輸入濾波電容C_inp和C_inn的串聯中點相連，原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的交流側通過高頻電感L_s與高頻隔離變壓器的原邊相連；所述副邊單相全橋H₂的直流母線的正極分別與對應直流負載的正極以及輸出濾波電容C_o的正極相連，副邊單相全橋H₂的直流母線的負極分別與對應直流負載的負極以及輸出濾波電容C_o的負極相連，副邊單相全橋H₂的交流側與高頻隔離變壓器的副邊相連；所述全控開關器件S₁～S₆的控制信號的輸入端和全控開關器件Q₁～Q₄的控制信號的輸入端分別與所述控制器對應的開關信號的輸出端相連；所述控制器包括采樣單元、PI控制器和調制單元，其中：所述采樣單元包括兩個信號輸入端，兩個信號輸入端分別測量輸入電壓v_in和輸出電壓v_out并根據輸入電壓v_in、輸出電壓v_out以及高頻隔離變壓器變比N得到電壓傳輸比M；所述PI控制器根據輸入電壓v_in和輸出電壓v_out，得到PI控制器輸出x；所述調制單元輸出開關控制信號的輸出端分別與全控開關器件S₁～S₆和全控開關器件Q₁～Q₄的控制信號的輸入端相連，并根據PI控制器輸出x和電壓傳輸比M，得到控制開關控制信號輸出的控制變量；其特征在于，包括如下步驟：

通過控制器的采樣單元，分別測量輸入電壓v_in和輸出電壓v_out，設置高頻隔離變壓器變比N，計算電壓傳輸比M；

設置控制器的PI控制器參數k_p和k_i，計算PI控制器輸出x；

將電壓傳輸比M和PI控制器輸出x分別輸出至控制器的調制單元，計算移相控制量；

所述移相控制量為四個，分別為：D_p1、D_p0、D_s0、D_ss；其中：

D_p1控制原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的±v_in電平；

D_p0控制原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁的0電平；

D_s0控制副邊單相全橋H₂的0電平；

D_ss控制原邊二極管箝位混合三電平全橋H₁與副邊單相全橋H₂之間的相對移相；

計算相應的四個移相控制量；

-第一種運行工況：即2×Nv_out＜v_in

當0＜x＜2M時，各移相控制量逐一計算如下：

當2M＜x＜1時，各移相控制量逐一計算如下：

當1＜x＜1.5時，各移相控制量逐一計算如下：

-第二種運行工況：即

當0＜x＜2M-1時，各移相控制量逐一計算如下：

當2M-1＜x＜1時，各移相控制量逐一計算如下：

當1＜x＜1.5時，各移相控制量逐一計算如下：

-第三種運行工況：1＜M，即v_in＜Nv_out

當時，各移相控制量逐一計算如下：

當時，各移相控制量逐一計算如下：

當1＜x＜1.5時，各移相控制量逐一計算如下：

根據移相控制量，驅動全控開關器件S₁～S₆和全控開關器件Q₁～Q₄，控制全控開關器件的動作，實現優化運行。