[發明專利]一種利用過零檢測技術提高電力電子變壓器效率的方法

在審

• 申請號: 202010178828.1
• 申請日: 2020-03-14
• 公開（公告）號: CN111600488A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙新舉;徐鵬飛;金立亭;李健勛;李鴻儒;王慶園;紀華麗
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用過零檢測技術提高電力電子變壓器效率的方法，屬于電力電子變壓器控制技術領域。該技術方案包括，通過AD過零檢測電路(7)對諧振電流零點(9)進行實時監測，并通過DSP(8)運算，對諧振頻率進行計算，根據運算結果，調整開關頻率的大小，控制IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在電流為0的時刻進行關斷，從而降低IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)的關斷損耗。本發明應用于電力電子變壓器的隔離級DC?DC拓撲方面，可降低系統損耗，具有控制方案簡單、提高能量轉換效率的優勢。

技術領域

本發明涉及電力電子變壓器控制技術領域，尤其涉及一種利用過零檢測技術提高電力電子變壓器效率的方法。

背景技術

目前諧振型雙有源橋常用的方法是首先控制開關頻率小于諧振頻率，然后根據能量的流動方向，在能量流出的主動側施加占空比為50％的控制信號，在能量流入的被動測采用二極管自然整流。這種方式需要主動去判斷能量流動的方向。若要實現能量的自然雙向流動，則必須在前級中壓側(3)和后級低壓側(4)同時給IGBT施加控制信號。但是目前的諧振型雙有源橋本質是利用電容和電感的自然共振過程實現傳輸能量，其本身并不具備可控性，所以當前級中壓側(3)和后級低壓側(4)同時施加IGBT控制信號時，會造成IGBT的硬關斷，最終造成效率下降。

電力電子變壓器利用電力電子器件實現電壓等級變換以及能量流動控制。與傳統變壓器相比，具有多種優勢，如諧波抑制、無功補償、提供新能源并網直流母線等。利用過零檢測技術對諧振電流進行實時檢測，控制IGBT在零電流時刻關斷，可以在實現能量雙向流動的同時，大大提高諧振型雙有源橋的效率。

發明內容

本發明針對上述缺陷及需求，提供一種利用過零檢測技術提高電力電子變壓器效率的方法。該方法在保證能量雙向流動的情況下，通過對諧振電流的過零時刻進行實時檢測，并根據檢測結果實時改變開關頻率大小，進而實現IGBT的零電流關斷，提高電力電子變壓器的效率。

為實現上述目的，本發明提供一種利用過零檢測技術提高電力電子變壓器效率的方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟1：電力電子變壓器的隔離級DC-DC使用諧振型雙有源橋拓撲結構(1)。該拓撲中以中頻變壓器(2)為隔離器件，將拓撲分為前級中壓側(3)和后級低壓側(4)。中壓側H橋(5)和低壓側H橋(6)均采用為IGBT反并聯二極管的結構，可實現能量的雙向流動。變壓器采用中頻變壓器(2)，實現能量傳輸的同時，可以提高諧振型雙有源橋拓撲結構(1)能量密度。

步驟2：設備正常運行過程中，中壓側H橋(5)和低壓側H橋(6)的脈沖驅動信號通過光纖進行同步，且均為占空比50％互補信號。在初始啟動階段，其諧振頻率高于開關頻率。IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在關斷時刻，諧振電流并不為0，增加了損耗。

步驟3：使用AD過零檢測電路(7)，對諧振電流零點(9)進行實時檢測。在檢測到零點之后把觸發信號發送給DSP(8)，由DSP(8)根據零點信息對諧振頻率進行計算，并根據計算結果對IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)的驅動控制信號進行修正，控制IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在電流為0時刻關斷，降低IGBT的關斷損耗。

步驟4：在調節完成之后，仍然需要對諧振電流零點(9)進行實時檢測，以便判斷IGBT關斷時刻是否處在允許誤差范圍之內。若處于合理誤差范圍之內，則保持諧振型雙有源橋拓撲結構(1)穩定運行，若誤差太大，則需要對IGBT關斷時刻進行再次調節。

所述中頻變壓器(2)，實現隔離的同時，又提高了功率密度。同時利用參數集成理論，可以利用變壓器的漏感代替圖2中的諧振電感(12)，進一步提高了功率密度。