[發明專利]一種通過死區時間自適應提高電力電子變壓器效率的方法

有效

• 申請號: 202011337385.2
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112491277B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 范建華;徐鵬飛;李健勛;邵康;趙新舉;李鴻儒;康磊
• 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;H02M1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種通過死區時間自適應提高電力電子變壓器效率的方法，通過S1：電力電子變壓器各模組采集電路數據；S2：計算最短死區時間限制條件；S3：通過判斷開關頻率與諧振頻率的關系選用相應的公式計算最長死區時間限制條件；S4：對最短死區時間和最長死區時間求平均值，然后設置開關管死區時間，完成電力電子變壓器效率的提高。本發明可以在各種負載或者輸出電壓條件下實現開關管的軟開關，提高了系統的運行效率以及可靠性，具有很好的工程實用性。

技術領域

本發明涉及高壓電力電子變壓器技術領域，一種通過死區時間自適應提高電力電子變壓器效率的方法。

背景技術

隨著能源互聯網概念的提出和我國智能電網相關技術的發展以及推廣應用，風能、光伏等可再生能源在現有的能源系統中的比例不斷提高。在整個能源互聯網中，由于分布式能源比例逐漸增加，對于電能傳輸管理中的可控要求不斷提高，在兼容分布式可再生能源的同時需要對電網的運行狀態以及電能質量進行監測與管理，對于整個電網的穩定性提出了更高的要求。目前整個能源系統逐漸趨于智能化，而傳統的變壓器無法實現上述的功能。

電力電子變壓器通過電力電子拓撲進行不同電壓等級電壓轉換，其中高頻變壓器實現電氣隔離的功能。相比較于傳統的電力變壓器，電力電子變壓器不僅能實現交直流轉換，同時具有功率因數校正，補償諧波、無功和繼電保護的功能，正在不斷發展。電力電子變壓器可分為AC/DC、DC/DC以及輸出側各類設備三部分組成。目前DC/DC、部分拓撲可以分為兩大類：移相全橋拓撲和諧振式拓撲。諧振式拓撲可以實現變壓器原邊開關管的零電壓導通以及變壓器副邊開關管的零電流關斷，同時諧振電容兼具隔直電容的功能，得到廣泛的應用。

但目前的諧振式拓撲在不同的負載或者輸出電壓條件下，諧振腔內的電流波形會產生變化，可能會出現關斷開關管在死區時間內寄生電容無法充電至電源電壓，或者由于死區時間過長，即將導通的開關管出現漏源極電壓放電至0后又重新充電至電源電壓的情況，從而影響開關管零電壓導通的實現，在一定負載或輸出電壓條件下可能會喪失軟開關的優點，產生較大的損耗。同時，在開關管工作過程中，其觸發脈沖死區時間設置的不合理還可能會產生上下橋臂直通的風險。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足和缺陷，提出了一種通過死區時間自適應提高電力電子變壓器效率的方法，通過在電力電子變壓器工作過程中實時監測各模組的狀態變量，動態計算設置合適的開關管觸發脈沖死區時間，在整個負載范圍或者輸出電壓范圍內均可以實現開關管的軟開關，進一步提高了整個電力電子變壓器的效率，本方法解決了在一定條件下電力電子變壓器效率下降、可靠性不足的問題。

為了實現上述發明目的，本發明具體包含以下步驟：

步驟1：電力電子變壓器各模組控制器以采樣頻率f_sam實時檢測各自模組電路中的輸入電壓U_in、輸出電壓U_out、輸出電流I_out、諧振電流I_r狀態變量，進行電路數據采樣；

步驟2：利用檢測的諧振電流I_r狀態變量計算得出電力電子變壓器各模組的最短死區時間限制條件T_dmin；

步驟3：判斷開關頻率與諧振頻率的大小關系，當開關頻率小于諧振頻率，選用最長死區時間計算公式A，得出電力電子變壓器各模組的最長死區時間限制條件T_dmax，最長死區時間限制條件T_dmax在開關頻率小于諧振頻率時的計算公式A為：