[發明專利]單相準單級式AC-DC變換器的控制方法

有效

• 申請號: 201910233493.6
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109951089B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 吳鳳江;王貴忠;李洪波;侯英偉;張國慶;于文斌;郭志忠
• 申請（專利權）人: 哈工大（張家口）工業技術研究院;哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

單相準單級式AC?DC變換器的控制方法，屬于電能變換技術領域，本發明為解決現有單相準單級式AC?DC變換器的控制方法存在交流側電流諧波大的問題。本發明的具體過程為：采集交流電源電壓，通過鎖相環獲得交流電源電壓的相角，獲得同步整流器的控制信號；獲得單位功率因數下的第一橋式變換器的輸入電流瞬時值參考值；獲得第一橋式變換器和第二橋式變換器的內移相角，獲得第一橋式變換器和第二橋式變換器之間的外移相角；同時，對控制信號死區的時間進行補償。本發明用于電能變換。

技術領域

本發明涉及一種單相準單級式AC-DC變換器的控制方法，屬于電能變換技術領域。

背景技術

AC-DC功率變換器在交流并網型蓄電池、超級電容儲能系統、光伏發電系統等方面獲得了廣泛應用。單相準單級式AC-DC變換器采用高頻隔離變換技術，無需工頻大體積隔離變壓器即可實現直流源與所接入電網的電氣隔離，有效減小了系統的體積，另外，由于取消了直流側大容值電解電容，使得系統體積進一步降低，同時又有效提高了系統使用壽命，間接提高了系統效能。

對于單相準單級式AC-DC變換器的控制而言，一方面要求保持直流側電壓、電流的平穩，另一方面要求交流側電流的正弦性。由其工作原理可知，通過其交流側的同步整流器可以把交流電壓變換為全波整流電壓波形，從而后級的兩個橋式變換器可以等效為一個雙有源橋DC-DC變換器，因此可以使用傳統雙有源橋DC-DC變換器中的移相調制策略對其進行控制，其區別僅在于需要將橋式變換器的輸入電流參考設置為正弦波的全波整流波形。

理論上，應用于雙有源橋DC-DC變換器的單移相、雙移相和三移相調制策略均可以應用于準單級式AC-DC變換器，但是在實際應用中，由于其每個開關周期的電流參考均不同，因此要求在每個開關周期內的實際平均電流均應與其參考值相等。現有方案中均沒有考慮相鄰開關周期內電流的耦合作用，造成不能通過簡單地控制移相角來實現高精度電流控制，造成實際交流電流存在較大諧波。另外，為防止橋臂直通，需要在各個橋臂的控制信號中加入死區，這一死區進一步造成交流電流諧波加劇，現有技術中尚未有能夠同時解決上述問題的方案公布。

發明內容

本發明目的是為了解決現有單相準單級式AC-DC變換器的控制方法存在交流側電流諧波大的問題，提供了一種單相準單級式AC-DC變換器的控制方法。

本發明所述單相準單級式AC-DC變換器的控制方法，該控制方法的具體過程為：

S1、采集交流電源電壓，通過鎖相環獲得交流電源電壓的相角，獲得同步整流器的控制信號；

S2、獲得單位功率因數下的第一橋式變換器的輸入電流瞬時值參考值；

S3、獲得第一橋式變換器和第二橋式變換器的內移相角，獲得第一橋式變換器和第二橋式變換器之間的外移相角；同時，對控制信號死區的時間進行補償。

優選的，S1所述采集交流電源電壓，通過鎖相環獲得交流電源電壓的相角，獲得同步整流器的控制信號的具體過程為：

設置周期為T_s的高頻鋸齒波作為載波，在每個周期高頻鋸齒波的起始時刻，采集交流電源電壓V_g，通過鎖相環獲得V_g的相角θ_g；

判斷θ_g是否為θ_g＜180°，如果是則同步整流器中的Q₁和Q₄導通，Q₂和Q₃關斷；如果否則Q₁和Q₄關斷，Q₂和Q₃導通。

優選的，S2所述獲得單位功率因數下的第一橋式變換器的輸入電流瞬時值參考值的具體過程為：

設置電流幅值參考值為獲得輸入電流瞬時值參考值