[发明专利]一种利用过零检测技术提高电力电子变压器效率的方法

说明书

本发明公开了一种利用过零检测技术提高电力电子变压器效率的方法，属于电力电子变压器控制技术领域。该技术方案包括，通过AD过零检测电路(7)对谐振电流零点(9)进行实时监测，并通过DSP(8)运算，对谐振频率进行计算，根据运算结果，调整开关频率的大小，控制IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在电流为0的时刻进行关断，从而降低IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)的关断损耗。本发明应用于电力电子变压器的隔离级DC‑DC拓扑方面，可降低系统损耗，具有控制方案简单、提高能量转换效率的优势。

技术领域

本发明涉及电力电子变压器控制技术领域，尤其涉及一种利用过零检测技术提高电力电子变压器效率的方法。

背景技术

目前谐振型双有源桥常用的方法是首先控制开关频率小于谐振频率，然后根据能量的流动方向，在能量流出的主动侧施加占空比为50％的控制信号，在能量流入的被动测采用二极管自然整流。这种方式需要主动去判断能量流动的方向。若要实现能量的自然双向流动，则必须在前级中压侧(3)和后级低压侧(4)同时给IGBT施加控制信号。但是目前的谐振型双有源桥本质是利用电容和电感的自然共振过程实现传输能量，其本身并不具备可控性，所以当前级中压侧(3)和后级低压侧(4)同时施加IGBT控制信号时，会造成IGBT的硬关断，最终造成效率下降。

电力电子变压器利用电力电子器件实现电压等级变换以及能量流动控制。与传统变压器相比，具有多种优势，如谐波抑制、无功补偿、提供新能源并网直流母线等。利用过零检测技术对谐振电流进行实时检测，控制IGBT在零电流时刻关断，可以在实现能量双向流动的同时，大大提高谐振型双有源桥的效率。

发明内容

本发明针对上述缺陷及需求，提供一种利用过零检测技术提高电力电子变压器效率的方法。该方法在保证能量双向流动的情况下，通过对谐振电流的过零时刻进行实时检测，并根据检测结果实时改变开关频率大小，进而实现IGBT的零电流关断，提高电力电子变压器的效率。

为实现上述目的，本发明提供一种利用过零检测技术提高电力电子变压器效率的方法，所述的方法包括如下步骤：

步骤1：电力电子变压器的隔离级DC-DC使用谐振型双有源桥拓扑结构(1)。该拓扑中以中频变压器(2)为隔离器件，将拓扑分为前级中压侧(3)和后级低压侧(4)。中压侧H桥(5)和低压侧H桥(6)均采用为IGBT反并联二极管的结构，可实现能量的双向流动。变压器采用中频变压器(2)，实现能量传输的同时，可以提高谐振型双有源桥拓扑结构(1)能量密度。

步骤2：设备正常运行过程中，中压侧H桥(5)和低压侧H桥(6)的脉冲驱动信号通过光纤进行同步，且均为占空比50％互补信号。在初始启动阶段，其谐振频率高于开关频率。IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在关断时刻，谐振电流并不为0，增加了损耗。

步骤3：使用AD过零检测电路(7)，对谐振电流零点(9)进行实时检测。在检测到零点之后把触发信号发送给DSP(8)，由DSP(8)根据零点信息对谐振频率进行计算，并根据计算结果对IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)的驱动控制信号进行修正，控制IGBT(13，14，15，16，17，18，19，20)在电流为0时刻关断，降低IGBT的关断损耗。

步骤4：在调节完成之后，仍然需要对谐振电流零点(9)进行实时检测，以便判断IGBT关断时刻是否处在允许误差范围之内。若处于合理误差范围之内，则保持谐振型双有源桥拓扑结构(1)稳定运行，若误差太大，则需要对IGBT关断时刻进行再次调节。

所述中频变压器(2)，实现隔离的同时，又提高了功率密度。同时利用参数集成理论，可以利用变压器的漏感代替图2中的谐振电感(12)，进一步提高了功率密度。