[发明专利]用于电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法

权利要求书

1.用于电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法，单级式AC-DC变换器包括交流侧滤波电感、功率开关S_1a、S_1b、S_2a、S_2b、S_3a、S_3b、S_4a、S_4b、Q₁、Q₂、Q₃、Q₄和隔离变压器；S_1a、S_1b、S_2a、S_2b、S_3a、S_3b、S_4a和S_4b分别反向并联一个二极管，Q₁、Q₂、Q₃和Q₄分别反向并联一个二极管，Q₁、Q₂、Q₃和Q₄分别并联一个电容；

交流电源的一端连接交流侧滤波电感的一端，交流侧滤波电感的另一端同时连接功率开关S_1b的输入端和功率开关S_2a的输入端，功率开关S_1b的输出端连接功率开关S_1a的输出端，功率开关S_1a的输入端同时连接功率开关S_3a的输入端和隔离变压器第一绕组的同名端，功率开关S_3a的输出端连接功率开关S_3b的输出端；功率开关S_2a的输出端连接功率开关S_2b的输出端，功率开关S_2b的输入端同时连接功率开关S_4b的输入端和隔离变压器第一绕组的异名端，功率开关S_4b的输出端连接功率开关S_4a的输出端；功率开关S_3b的输入端同时连接功率开关S_4a的输入端和交流电源的另一端；

隔离变压器第二绕组的同名端同时连接功率开关Q₁的输出端和功率开关Q₂的输入端，隔离变压器第二绕组的异名端同时连接功率开关Q₃的输出端和功率开关Q₄的输入端，功率开关Q₁的输入端和功率开关Q₃的输入端相连，公共连接点作为直流侧的正极端，功率开关Q₂的输出端和功率开关Q₄的输出端相连，公共连接点作为直流侧的负极端；

该控制方法的具体过程为：

S1、设置锯齿波，在每个锯齿波的起始时刻，采集交流电源输入的电压，通过锁相环获取交流侧电压的幅值、相角和频率；

设置交流侧的电流幅值参考值和电流相位参考值；

S2、根据交流侧电压的幅值、相角、频率、交流侧的电流幅值参考值和电流相位参考值，获得调制波的实时相角；

S3、获取交流侧电流的实时相角参考值，获取交流侧电流瞬时参考值，与交流侧电流实际值做差后，差值经过比例谐振控制器，输出取绝对值后获得调制波；

S4、根据调制波的实时相角和交流侧电流的实时相角参考值对极性进行判断，当极性一致时，在单级式AC-DC变换器的H桥变换器中插入短时反向电压，消除电压尖峰；

S1所述交流侧电压的幅值为U_m，相角为θ_g，频率为ω，交流侧的电流幅值参考值为电流相位参考值为

S2所述获得调制波的实时相角的具体方法为：

获取调制波的实时相角θ_con：

其中，L表示交流侧滤波电感的电感值；

S3所述获取交流侧电流的实时相角参考值的具体方法为：

将交流侧的电流相位参考值与交流侧电压的相角相加，获得交流侧电流的实时相角参考值；

S3所述获取交流侧电流瞬时参考值的具体方法为：

求取交流侧电流的实时相角参考值的正弦值，将正弦值与交流侧的电流幅值参考值相乘，获得交流侧电流瞬时参考值；

其特征在于，S4的具体过程为：

根据调制波的实时相角和交流侧电流的实时相角参考值对极性进行判断：

当交流侧电流的实时相角参考值大于或等于0°、并且小于或等于180°，调制波的实时相角大于或等于0°、并且小于或等于180°时，S_1a和S_3b保持导通；在每个控制周期中设置两个锯齿波，在第一个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_4a和S_4b保持关断，S_1b、S_2a、S_2b和S_3a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₂和Q₃导通后保持ton时间关断，Q₂和Q₃关断后Q₁和Q₄导通，S_1b、S_4a和S_4b保持导通，S_2a、S_2b和S_3a保持关断，直至周期结束；

在第二个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_2a和S_2b保持关断，S_1b、S_3a、S_4a、S_4b保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₁和Q₄导通后保持ton时间关断，Q₁和Q₄关断后Q₂和Q₃导通，S_1b、S_4a和S_4b关断，S_2a、S_2b和S_3a导通，直至周期结束；

当交流侧电流的实时相角参考值大于180°，调制波的实时相角小于或等于180°时，S_1a和S_3b保持导通；在每个控制周期中设置两个锯齿波，在第一个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_4a和S_4b保持关断，S_1b、S_2a、S_2b和S_3a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₁和Q₄导通，S_1b、S_4a和S_4b导通，S_2a、S_2b和S_3a关断，直至周期结束；

在第二个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_2a和S_2b保持关断，S_1b、S_3a、S_4a、S_4b保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₂和Q₃导通，S_1b、S_4a和S_4b关断，S_2a、S_2b和S_3a导通，直至周期结束；

当交流侧电流的实时相角参考值大于180°、并且小于360°，调制波的实时相角大于180°、并且小于360°时，S_2a和S_4b保持导通；在每个控制周期中设置两个锯齿波，在第一个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_3a和S_3b保持关断，S_1a、S_1b、S_2b和S_4a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₂和Q₃导通后保持ton时间关断，Q₂和Q₃关断后Q₁和Q₄导通，S_2b、S_3a和S_3b保持导通，S_1a、S_1b和S_4a保持关断，直至周期结束；

在第一个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_1a和S_1b保持关断，S_2b、S_3a、S_3b和S_4a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₁和Q₄导通后保持ton时间关断，Q₁和Q₄关断后Q₂和Q₃导通，S_2b、S_3a和S_3b关断，S_1a、S_1b和S_4a导通，直至周期结束；

当交流侧电流的实时相角参考值和调制波的实时相角均不满足上述条件时，S_2a和S_4b保持导通；在每个控制周期中设置两个锯齿波，在第一个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_3a和S_3b保持关断，S_1a、S_1b、S_2b和S_4a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₁和Q₄导通，S_2b、S_3a和S_3b保持导通，S_1a、S_1b和S_4a保持关断，直至周期结束；

在第二个锯齿波的周期中，将锯齿波与调制波进行比较：

当锯齿波大于调制波时，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、S_1a和S_1b保持关断，S_2b、S_3a、S_3b和S_4a保持导通；

当锯齿波小于调制波时，Q₂和Q₃导通，S_2b、S_3a和S_3b关断，S_1a、S_1b和S_4a导通，直至周期结束。