[发明专利]一种应用于H桥的解耦电压占空比补偿策略

说明书

本发明涉及电力工业领域，旨在提供一种应用于H桥的解耦电压占空比补偿策略。包括：在H桥拓扑中增加由解耦电感L_dp与解耦电容C_dp串联构成的解耦LC支路，以连接解耦LC支路的桥臂B作为PFC‑解耦复用桥臂，另一个桥臂A作为PFC桥臂；由统一的控制器执行控制策略，分别对电网电压正负半周解耦电压占空比分别进行死区补偿，以保证解耦电压正负半周对称，提高解耦性能。本发明兼顾了功率解耦和功率因数校正功能，重点关注非理想情况下死区换流问题。可以快速响应参考信号的变化，快速进行占空比修正。不影响原本AC/DC电路双向工作的性能，可以实现能量的双向流动。本发明能够有效提高解耦性能，在LED驱动、光伏发电、不间断电源UPS以及V2G等场合有较强的实用性。

技术领域

本发明属于电力工业领域，涉及一种应用于H桥的解耦电压占空比补偿策略，特别涉及了针对该电路中解耦电压正负半周不对称的问题提出一种占空比换流补偿策略，适用于功率解耦、能量流动、输入输出的电能质量控制等多个应用场合。

背景技术

单相H桥变换器被广泛应用于光伏发电、不间断电源UPS以及V2G(Vehicle-to-grid)等场合。但是单相变流器交流侧功率含有较大的二倍工频分量，会引起直流侧母线电压低频振荡，因此需要对直流母线侧的储能电容进行功率脉动抑制。母线侧大容量电解电容的存在，不仅限制了系统成本的降低和功率密度的提高，同时电解电容作为影响寿命的主要元件，对V2G变换器的可靠性有着极为关键的影响。如何在减小母线电解电容的同时获得更好的解耦效果，国内外学者均展开一系列相关研究，并提出了诸多解耦拓扑及控制策略。

就单相H桥变换器而言，常用的解耦拓扑是在原来拓扑的基础上外加一个额外的桥臂，与解耦支路的电容或者电感相连做二倍频纹波转移或者谐波注入，来消除二次脉动功率的不利影响。若不希望增加额外桥臂，通常需要复用桥臂实现脉动纹波的转移，在这种情况下通常直流电压利用率小于0.5。在这种复用桥臂调制策略下，需要解耦电压是完美的二倍频输出叠加一个直流分量(通常会取母线电压的一半)。然而由于正负半周死区换流时电感电流方向不一致，会出现解耦电压正负半周不对称的问题。这种现象在解耦电压开环控制时更为明显，缺失闭环反馈将会影响解耦效果，引起直流侧电容电压低频振荡，导致V2G电池端出现负载过热等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种应用于H桥的解耦电压占空比补偿策略。其目的是解决功率解耦H桥拓扑中，复用桥臂在死区时间内换流方向不同导致的解耦电压不对称的技术难题，有效提高解耦控制性能。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种应用于H桥的解耦电压占空比补偿策略，包括：

(1)在H桥拓扑中增加由解耦电感L_dp与解耦电容C_dp串联构成的解耦LC支路，其一端连接网侧电压V_g的阴极和H桥中某一桥臂B的中点，另一端连接在H桥中两桥臂A、B的共同端部；以连接解耦LC支路的桥臂B作为PFC-解耦复用桥臂，另一个桥臂A作为PFC桥臂；

(2)由统一的控制器执行控制策略，分别对电网电压正负半周解耦电压占空比分别进行死区补偿，以保证解耦电压正负半周对称，提高解耦性能；

所述控制策略具体包括下述步骤：

(2.1)在每一个控制周期内，控制器检测当前电路状态，并根据电路状态和外部传输或内部预设的参考信号产生电路控制信号；控制器检测自身的输入电压V_g、内电感电流I_L1以及母线电压V_bus，控制环路由母线电压外环和电网电流内环组成，并向H桥中的PFC桥臂提供PWM控制信号，保证该电路稳定运行在正常PFC工作状态，双环均采用经典PI控制；同时采用基于拓扑复用的调制策略，复用H桥中的PFC-解耦复用桥臂的某个开关管，将母线电压上的二次纹波转移到解耦电容上；