[发明专利]基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法有效

专利信息
申请号: 201710374781.4 申请日: 2017-05-24
公开(公告)号: CN107171565B 公开(公告)日: 2019-04-12
发明(设计)人: 王跃;王宁;李卓强;施伶;崔耀;雷万钧 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: H02M3/338 分类号: H02M3/338;H02M3/335
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 闵岳峰
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 npc 三相 有源 直流 变换器 瞬时 电流 控制 方法
【说明书】:

发明公开了一种三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法,在三相双有源桥式直流变换器处于稳态的情况下,当V1侧和V2侧两个三相桥式电路的占空比指令D1,1和D2,1单独或同时改变为D1,2和D2,2时,通过两种调节过渡区间内占空比大小的方法,使得变压器三相电感电流分别仅经过5/3个开关周期的过渡区间就可达到平衡,大大降低因为三相电感电流不平衡而引起的变换器两侧直流电流振荡的幅值和时间,从而改善了变换器的动态性。

技术领域

本发明属于三相双有源桥式直流变换器技术领域,具体涉及一种基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法。

背景技术

基于NPC的三相双有源桥式直流变换器由一个三相高频变压器和两个三电平NPC的三相桥式电路构成,其拓扑结构如图1所示。它是一种隔离型双向直流变换器。它具有高功率密度、较低的开关应力和易于实现软开关等优点。NPC相对于普通三相桥式拓扑具有电平数多,耐压高,电流纹波更小,从而使滤波更容易等优点。另外,与单相的变换器相比,这种变换器采用三相交错的结构,提高了功率等级的同时也减小了滤波器体积。它适用于中、大功率场合,适合应用于混合动力汽车、电力电子变压器以及智能电网能量存储系统等。

对于三相双有源桥式直流变换器,在处于稳态状态下,改变其控制变量,会造成三相高频变压器中的三相电流出现不平衡的现象,严重的话,甚至导致变换器两侧的直流电流产生振荡,并以τ=Ls/Rs为时间常数逐渐衰减。其中,Ls为三相变压器中每相等效电感值,Rs为三相变压器中每相等效电阻值。在实际的变换器设计过程中,为了实现两个直流侧较宽的电压变化范围,三相变压器中每相等效电感值Ls需要被设计得较大,同时三相变压器中每相等效电阻值Rs则需要被设计得较小以减小线路损耗。因此,时间常数往往会变得比较大,进而使得变换器中三相电感电流振荡衰减时间较长。

现有的改善上述现象的控制方法,都是针对传统的移相调制策略所提出的。这种调制策略只有一个控制量,即两个三相桥中相应开关器件的驱动信号之间的移相角通过改变移相角的大小和正负,就可以控制传输功率的大小和方向。此时,两个三相桥式电路的占空比固定且均为0.5。相应的控制方法是在移相角变化的时候引入一个过渡区间,通过对该区间内移相角大小进行调节,从而使得三相电感电流在过渡区间内迅速达到新的平衡。然而,对于引入两个三相桥式电路的占空比作为另外两个控制变量的占空比加移相调制策略来说,当改变两个占空比指令时,三相电感电流同样会出现不平衡的现象,从而引起变换器两侧的直流电流产生振荡。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法,该控制方法在单独或同时改变两个占空比指令时,能够通过调节过渡区间内占空比大小,使得变压器三相电感电流分别仅经过5/3个开关周期的过渡区间就可达到平衡,从而减小变换器两侧的直流电流振荡。

为达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:

基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法,包括以下步骤:

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