[发明专利]一种多电平T型变换器的功率因数控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电路控制技术领域，尤其涉及一种多电平T型变换器的功率因数控制方法。

背景技术

在申请人为北京交通大学，申请号为200810118835.1，名称为多电平整流的T型变换器拓扑结构的专利申请中，提出了多电平T型变换器电路。与传统的多电平电路相比，多电平T型电路在电路拓展、电容平衡等方面具有优势。多电平T型变换器的最多层是二极管，无法实现变换器输入侧电流与输入侧电压反方向的工作模式，因此传统的单位功率因数控制无法应用于多电平T型变换器。而且，多电平T型变换器的输入侧电流只能跟随多电平T型变换器两端的输入电压，即多电平T型变换器工作在非单位功率因数下。所以，多电平T型变换器的输入侧电流与电源电压之间总会存在一个夹角，即相角差。控制变换器输入侧电压与电源电压保持一个很小的夹角，而输入电流与变换器输入侧电压又是同相位，因此如果调节这个相角差，便可以提高多电平T型变换器的输入功率因数。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多电平T型变换器的功率因数控制方法，用于提高多电平T型变换器的功率因数，从而改善多电平T型变换器的工作效率。

本发明的技术方案是，一种多电平T型变换器的功率因数控制方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1、根据基尔霍夫定律，获得多电平T型变换器输入侧回路各个电压、电流量的矢量关系；

步骤2、在多电平T型变换器承受的输出功率范围内，设定多电平T型变换器输出功率；

步骤3、设定电源电压和功率因数，并根据步骤1的矢量关系，计算多电平T型变换器输入侧基波电压的幅值和相位；

步骤4、通过PWM控制多电平T型变换器输入侧电压的调制度和相位角，调节变换器输入侧基波电压的幅值和相位，使其与步骤3中计算出的多电平T型变换器输入侧基波电压的幅值大小相等并且相位相同，从而实现对多电平T型变换器功率因数的控制。

本发明的效果在于，通过本发明提供的多电平T型变换器的功率因数控制方法，在输出功率一定时，通过调节变换器输入侧基波电压的幅值和相位，达到控制多电平T型变换器电源电压与输入侧电流的夹角的目的，从而实现提高多电平T型变换器的功率因数的目标，使多电平T型变换器的工作效率得到改善。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三电平T型变换器应用电路图。

图2为本发明实施例提供的三电平T型变换器的输入侧电压波形与电源电压波形比较图。

图3为传统的单位功率因数控制方式向量图。

图4为本发明提供的功率因数控制方式向量图。

图5为本发明提供的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

不失一般性，本发明以三电平T型变换器作为例子进行说明。图1为本发明实施例提供的三电平T型变换器应用电路图。图1中，三电平T型变换器包括开关管S_A11、S_A12、S_B11和S_B12；二极管D_TA11、D_TA12、D_TB11、D_TB12、D_BA11、D_BA12、D_BB11和D_BB12；电容C_T1和C_T2；以及电感L。

图2为本发明实施例提供的三电平T型变换器的输入侧电压波形与电源电压波形比较图。图2中，多电平T型变换器的拓扑结构在一个工作周期内可以分为四个区域，即t1、t2、t3和t4；U_S为变换器输入侧电压曲线、U_S1是变换器输入侧基波电压曲线，U_N为输入电源电压曲线。当变换器工作在传统的单位功率因数下，即电流波形与U_N电源电压波形同相时，变换器输入侧电压U_S在t1和t3时，无法按照图2中所示，提供相应的一级电压(比如，在t1时，U_N为正，要求U_S为负一级的电压台阶，实际上是做不到的，因为二极管的单相导电特性决定的，电流波形只能和U_S同相位)。这个说明输入电流不能始终和输入电源电压保持同相位，即不能工作在单位功率因数下。