[發明專利]一種應用于雙向全橋變換器拓撲的過零點畸變抑制策略

有效

• 申請號: 202010186940.X
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111245264B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 汪小青;陳敏;李博棟;陳寧;陳磊;孫欣楠;張東博
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/5387
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及電力工業領域，旨在提供一種應用于雙向全橋變換器拓撲的過零點畸變抑制策略。本發明是在每一個控制周期內，控制器檢測當前電路狀態，并根據電路狀態和外部傳輸或內部預設的參考信號產生電路控制信號；每個開關周期進行一次計算；通過對工作于工頻開關管的切換時間進行精確控制，從而嚴格地使得電網電壓正負半周的電路能夠無縫銜接起來，進而消除電網電流在過零點處的畸變問題。本發明僅通過軟件方法實現，無需添加額外器件抑制過零點畸變，且改善后的控制策略無需大量計算，不會占用過多控制器資源。本發明可用于雙向全橋拓撲中，對于該拓撲的整流及逆變模式同樣適用。

技術領域

本發明屬于電力工業領域，涉及圖騰柱式全橋變換器拓撲的運行模式控制，具體涉及應用于單極性調制的雙向全橋AC/DC變換器拓撲過零點畸變抑制控制方法。本發明針對該電路單極性調制策略本身導致過零點電流畸變提出了相應的優化策略，適用于拓撲運行模式、能量雙向流動、輸入輸出電能質量控制等多個應用場合。

背景技術

大量電動汽車接入電網，不僅使得配套充電設施建設提上日程，也讓如何合理利用汽車與電網之間的互動、實現最優充電方式成為研究熱點。近年來，智能電網技術在我國高速發展，二者之間的互動和協調必將成為智能電網建設的一個重要環節。因此，研究和最終實現電動汽車V2G技術在我國具有重要的現實意義。為實現電網和電動汽車間的電能流動，連接電網和電動汽車的必須是一個雙向AC/DC變換器。雙向AC/DC變換器是電網和電動汽車的重要接口，其拓撲和控制方法已經成為電源技術研究的一個熱點。

單極性調制方式是雙向AC/DC變換器的一種主流調制策略，具有共模噪聲小，效率高的特點，但過零點畸變現象是該調制方式的一個突出的缺陷。由于其在過零點附近涉及到工頻管切換，因此會導致過零點有畸變的產生。產生過零點畸變的原因主要歸結于以下兩點：第一是由于傳統PI調制存在交流穩態誤差，導致實際電流輸出較電流參考值存在一定的相位滯后。這個相位滯后大小與開環增益、開環截止頻率有關。通常開環截止頻率越高，閉環帶寬越高，對于頻率較高的航空電源而言(360Hz～800Hz)，要求開環截至頻率大于8kHz，而對于工頻正弦而言，開環截止頻率一般大于1kHz即可。第二是由于電網電壓對環路設計產生的影響。電網電壓通過PI環路會產生一個90°的電流相位超前分量，尤其在輕載狀況下，相位超前情況十分明顯上述電網電壓和電流的相移，會導致電網電流在電網電壓過零點產生畸變，影響電能質量。

使用前饋的方式補償電網電壓對電網電流造成的干擾是目前主流解決過零點畸變的手段。使用電網電壓前饋的方法能補償掉電網電壓對輸出電流的影響，但是卻不能抵消掉參考電流經PI控制后到輸出電流的相位偏移，且過零點畸變不僅與截止頻率有關，還與電感量的大小有關。若電感值大會使得電流在過零點附近的上升率降低，不能跟蹤參考正弦電流，使用多電平技術能有效減小電感感量，從而提高電流跟蹤速度，減小畸變量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種應用于雙向全橋變換器拓撲的過零點畸變抑制策略。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種應用于雙向全橋變換器拓撲的過零點畸變抑制策略，包括以下步驟：

(1)在每一個控制周期內，控制器檢測當前電路狀態，并根據電路狀態和外部傳輸或內部預設的參考信號產生電路控制信號；該拓撲采用平均電流控制給A橋臂SPWM控制信號，保證該AC/DC電路穩定運行在正常PFC工作狀態；每個開關周期進行一次計算，計算回路主要由母線電壓外環和電網電流內環組成，雙環均采用經典PI控制；

(2)對電網電壓進行PLL鎖相，對鎖相值進行檢測，當電網電壓的相位為0°±5°范圍內時，判斷內環PI是否小于0；當電網電壓為180°±5°范圍內時，判斷內環PI是否大于1；