[發明專利]一種適用于直流變壓器的逆死區直接功率控制系統和方法

有效

• 申請號: 202110033153.6
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112803776B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 周俊;王一;李思;梅紅明;劉樹;王皆慶
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司;北京四方繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/38
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿

1.一種適用于直流變壓器的逆死區直接功率控制系統，該直流變壓器由雙有源全橋雙移相DC/DC變換器構成，雙有源全橋雙移相DC/DC變換器包括原邊有源全橋開關電路、中間變壓器以及副邊有源全橋開關電路，原邊有源全橋開關電路的輸入接直流變壓器的輸入，原邊有源全橋開關電路的輸出接中間變壓器的原邊繞組，中間變壓器的副邊繞組接副邊有源全橋開關電路的輸入，副邊有源全橋開關電路的輸出接直流變壓器的輸出，并且直流變壓器還包括控制器，控制器根據采用外移相控制調制方法對直流變壓器進行直接功率控制，其特征在于：

該控制器包括：

誤差計算單元，其將所需功率指令與實際測量功率之差進行PI控制，得到功率控制指令標幺值P2；

外移相角計算單元，其根據中間變壓器的匝數比、直流變壓器的輸入電壓、直流變壓器的輸出電壓、功率指令標幺值P2、直流變壓器的原副邊有源全橋開關電路的死區時間Td、以及直流變壓器在考慮死區時間Td影響情況下的對應的傳輸功率表達式，計算得到對應情況下的直流變壓器的外移相比d0值；

PWM控制單元，與外移相角計算單元連接，根據外移相角計算單元計算得到的外移相比d0，輸出PMW控制信號以控制直流變壓器；

其中，直流變壓器在考慮死區時間Td影響情況下的對應的傳輸功率表達式為：

其中，M為死區時間Td在半個開關周期中的占比；d為直流變壓器的電壓變比，d＝n*Udc2/Udc1，n為中間變壓器的原邊繞組與副邊繞組之間的匝數比，Udc2為直流變壓器的輸出側電壓，Udc1為直流變壓器的輸入側電壓；外移相比d0為雙有源全橋雙移相DC/DC變換器中的原邊有源全橋開關電路與副邊有源全橋開關電路的開關控制脈沖之間存在的外移相角與π的比值。

2.根據權利要求1所述的適用于直流變壓器的逆死區直接功率的控制系統，其特征在于：外移相角計算單元首先根據中間變壓器的匝數比、直流變壓器的輸入電壓、直流變壓器的輸出電壓判斷直流變壓器的電壓變比d的范圍，然后根據功率控制指令標幺值P2判斷外移相比d0值的范圍，根據電壓變比d的范圍和外移相比d0值的范圍確定直流變壓器在考慮死區時間Td影響情況下的對應的傳輸功率表達式，然后通過對應的傳輸功率表達式進行數學解析，計算有效解，從而得到確定的外移相比d0值。

3.根據權利要求2所述的適用于直流變壓器的逆死區直接功率的控制系統，其特征在于：控制器還具有功率表達式曲線擬合單元，外移相角計算單元與功率表達式曲線擬合單元相連接，功率表達式曲線擬合單元通過對外移相角計算單元得到的對應的傳輸功率表達式進行曲線擬合，得到修正的傳輸功率表達式，外移相角計算單元根據中間變壓器的匝數比、直流變壓器的輸入電壓、直流變壓器的輸出電壓、功率指令標幺值P2、直流變壓器的原副邊有源全橋開關電路的死區時間Td、以及修正的傳輸功率表達式，計算得到直流變壓器的外移相比d0值。

4.根據權利要求3所述的適用于直流變壓器的逆死區直接功率的控制系統，其特征在于：當所需功率指令的微小變化導致外移相角計算單元計算得到的外移相比d0值發生跳變時，所述功率表達式曲線擬合單元對對應的傳輸功率表達式進行曲線擬合，得到修正的傳輸功率表達式，然后外移相角計算單元根據修正的傳輸功率表達式計算得到對應情況下的直流變壓器的外移相比d0值，從而防止外移相比d0值的跳變。

5.根據權利要求4所述的適用于直流變壓器的逆死區直接功率的控制系統，其特征在于：所述直流變壓器由多個雙有源全橋雙移相DC/DC變換器構成，其中多個雙有源全橋雙移相DC/DC變換器的輸入端串聯連接至直流變壓器的輸入側高壓直流母線，多個雙有源全橋雙移相DC/DC變換器的輸出端并聯連接至直流變壓器的輸出側低壓直流公共母線。