[发明专利]一种应用于能量路由器的DAB开关频率自适应方法

说明书

本发明公开了一种应用于能量路由器的DAB开关频率自适应方法，属于电力电子变压器控制技术领域。该技术方案包括，检测谐振电流过零点，实时检测电流谐振频率、计算频率值，判断谐振频率与开关频率的大小关系，调节开关频率使其与谐振频率接近。以检测驱动信号上升沿代替检测电流第一个过零点作为计数开始，以检测到罗氏线圈过零检测电路输出电平下降沿作为计数结束标志，根据开始标志信号和结束标志信号计算出电流谐振频率，根据谐振频率来调节开关频率，达到零电流关断、降低开关损耗的目的。本发明应用于电力电子变压器效率提升方面，解决开关损耗较大，效率较低的问题，具有设计方案简易、检测精度较高、效率提升显著的优势。

技术领域

本发明涉及电力电子变压器控制技术领域，尤其涉及一种实现电力电子变压器中SRC-DAB开关频率自适应的方法。

背景技术

一种应用于能量路由器的DAB开关频率自适应方法，主要应用于串联谐振式双有源桥的电力电子变压器控制方案。电力电子变压器，是一种将电力电子变换技术与基于电磁感应原理的高频电能变换技术进行结合，实现电力系统中电压变换与能量传递的新型智能变压器。与传统变压器相比还可实现无功功率补偿、电能质量调节、电网互联、新能源并网、系统潮流控制等诸多功能。

串联谐振式双有源桥是电力电子变压器常用拓扑结构，该结构可以实现自然状态下的零电流关断，开关损耗较小，且能够方便地实现能量的双向流动，提高电力电子变压器的效率。其基本原理是利用高频变压器的漏感与谐振电容发生串联谐振，以谐振电容的初始电压为激励，通过谐振腔的周期性震荡实现能量的传输过程。因为漏感与电容之间的串联谐振是系统本身固有特性，具有不可控性，所以当串联谐振式双有源桥系统的IGBT开关频率与系统的谐振频率不一致时，会导致IGBT发生硬关断，因而会增大系统损耗，造成整机效率下降。利用FPGA检测系统谐振频率，将IGBT开关频率调节到与谐振频率接近，达到频率自适应的目的，使IGBT关断电流减小，系统损耗降低。

发明内容

本发明针对上述缺陷及需求，一种应用于能量路由器的DAB开关频率自适应方法，在保证能量双向流动的基础上通过FPGA检测谐振电流频率，根据谐振频率调节开关频率，达到开关频率自适应的目的，以实现零电流关断。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于能量路由器的DAB开关频率自适应方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：电力电子变压器后级拓扑结构为串联谐振型双有源桥结构。串联谐振式双有源桥分为高压侧和低压侧，两侧H桥均采用为IGBT反并联二极管的结构，既可以实现整流又可以实现逆变，为能量的双向流动提供回路。采用高频变压器，可以实现能量的传输，缩小设备的体积。对谐振频率进行检测，调节开关频率与谐振频率一致，可以实现IGBT零电流关断，降低开关过程损耗；

步骤2：以高压侧H桥1、4管的驱动信号开始时刻作为谐振电流上升过零点时刻，以罗氏线圈过零检测电路检测到谐振电流下降过零点时刻作为结束标志。FPGA检测到驱动信号上升沿后开始计时，经过20us的等待时间，开始检测罗氏线圈输入信号的下降沿，检测到下降沿后FPGA计时结束，开始根据所检测谐振电流上升和下降过零点的数值计算谐振频率；

步骤3：当FPGA计算频率结束，等待DSP下发模式切换指令。当工作模式切换到同步模式后，将检测到的谐振频率值与开关频率值进行比较，谐振频率检测值超过7KHz和10KHz的限定范围则维持原开关频率不变，此项目的在于防止谐振频率检测值有误，造成IGBT开关频率过高，损害器件。如果谐振频率小于开关频率，则将开关频率逐步减小，直到与谐振频率接近。如果谐振频率大于开关频率，则将开关频率逐步增大，直到与谐振频率接近。此时IGBT接近实现零电流关断功能，系统损耗大大降低；