[发明专利]基于原边移相的原边电容电压平衡方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换器领域，具体地涉及一种基于原边移相的原边电容电压平衡方法及装置。

背景技术

双主动桥(Dual Active Bridge，简称DAB)拓扑是一种常见的串联型直流-直流变换器结构。该拓扑能够实现能量双向流动、宽范围软开关等功能，因此得到了学术界和工业界的广泛关注。

如图1所示，在DAB拓扑中，通常定义变压器左侧为原边，右侧为副边。该拓扑原边H桥变流模块通过串联实现高耐压的功能，H 桥变流模块一般采用模块化设计，其电路通常采用完全相同的功率器件及无源器件。同时，每个H桥变流模块所对应的变压器匝比也经常设计为一致的，即n_p1/n_s＝n_p2/n_s＝n。故可以对原边H桥变流模块采用相同的驱动信号进行控制，即开关管S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄与开关管S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄的驱动信号一一对应相等。而对于整体系统的控制，则通常采取对原副边功率器件，即开关管S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、 S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄与开关管S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄，以控制信号移相的方式进行输出电压与电流的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)控制。

进行上述电压与电流控制时，输入电压、输出功率、输出电压与移相角的具体关系为

其中，P1为原边一个H桥传输的功率；d为功率开关器件的等效占空比，若即开关管S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄与开关管S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄之间控制信号的移相角为则 Vo为输出电压，L为L₁与L₂的电感值，fs为开关频率，V_Ck为电容C_k上的电压。如果电子元器件参数完全一致，则在该控制方案中，原边的电容电压可以做到自然均衡。但是在实际情况中，各个元器件的参数可能存在偏差，例如变压器的励磁电感或漏感不相等，储能电感的感值不相等。这些参数上的偏差会导致输入侧的电容电压不均衡问题。

这种电压不平衡会导致电力电子变换器的开关元件上的电压不相等，使得开关元件损坏，甚至导致电力电子变换器不能正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于原边移相的原边电容电压平衡方法，以平衡原边电容电压，提升电力电子变换器性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于原边移相的原边电容电压平衡方法，适用于一电力电子变换器，所述电力电子变换器包括变压器、变压器副边变流模块以及串联连接的至少两个相同的变压器原边变流模块，每个所述变压器原边变流模块两端并联有原边电容，所述方法包括：检测每个原边电容的电压值；在第一原边电容电压高于预设的参考电压时，根据所述第一原边电容的电压值与所述参考电压获取第一变压器原边变流模块的第一桥臂与第二桥臂的第一移相角；根据所述第一移相角对所述第一变压器原边变流模块进行脉冲宽度调制控制；其中，所述变压器原边变流模块为全桥变流模块，所述第一变压器原边变流模块与所述第一原边电容并联连接，所述全桥变流模块包括所述第一桥臂和所述第二桥臂。

上述方案中，所述根据所述第一原边电容的电压值与所述参考电压获取第一桥臂与第二桥臂的第一移相角，包括：采用比例积分算法获取所述第一移相角。

上述方案中，所述根据所述第一移相角对所述第一原边电容对应的变压器原边变流模块进行脉冲宽度调制控制，包括：对所述第一原边电容对应的变压器原边变流模块进行占空比为50％的脉冲宽度调制控制。