[发明专利]一种双有源桥变换器及其开路故障冗余处理方法

说明书

本发明提供了一种双有源桥变换器及其开路故障冗余处理方法，所述双有源桥变换器包括原边全桥电路、副边全桥电路以及连接原边全桥电路和副边全桥电路的高频变压器。所述方法通过双有源桥变换器来实现并包括步骤：在所述开路故障发生在原边全桥电路的情况下，确定发生故障的开关器件并封锁该开关器件的驱动脉冲，剩余开关器件采用移相控制，并限制双有源桥变换器的最大占空比；在所述开路故障发生在副边全桥电路的情况下，确定发生故障的开关器件并封锁该开关器件所在桥臂上所有开关器件的驱动脉冲，剩余开关器件采用移相控制，并限制双有源桥变换器的最大占空比。本发明具有能够在开路故障后继续传输功率、不会对剩余器件造成冲击等优点。

技术领域

本发明涉及高速列车领域、电网领域、电动汽车领域和储能领域，具体来讲，涉及一种双有源桥变换器及其开路故障冗余处理方法。

背景技术

双有源桥变换器作为隔离型DC/DC的电力电子变换器，具有软开关、电气隔离、高频化等优点，在电网变流器、高铁牵引系统、高铁辅助供电系统、电动汽车牵引、储能领域有广泛的应用。双有源桥变换器可以将输入直流电压转换成高频交流电压，通过高频变压器隔离，再经过副边整流将高频交流电压转换为直流电压输出，可以有效减小变换器体积，提升效率。双有源桥变换器能够通过改变移相值，的实现功率双向流动，而且功率控制稳定，在对功率控制要求高的双向流动场合更受欢迎。

对于电力电子变换器而言，在运行过程中其开关器件普遍会由于环境变化、暂态冲击、过负荷运行、器件设计缺陷以及热循环等问题而损坏。单个开关器件的故障也经常会引起连锁反应，在电路中产生不可控的电压电流，导致其余元器件的进一步故障，最终引起整个电气设备停机。因此，电力电子变换器通常需要故障冗余方法保证可靠运行。故障冗余方法可以在故障后容忍或排除故障，使变换器重新恢复正常运行模式。开路故障是故障中经常发生的一类，由于芯片故障、驱动线断线、驱动信号异常或开关器件内部损坏，均有可能导致开关器件的开路故障发生。然而，目前针对单个双有源桥变换器没有较好的故障冗余方法，开路故障后，双有源桥变换器面临故障停机的风险。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够实现故障冗余运行的双有源桥变换器。又如，本发明的另一目的在于提供一种能够进行故障冗余处理、避免设备停机、提高变换器运行可靠性的双有源桥变换器开路故障冗余处理方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种双有源桥变换器。所述双有源桥变换器包括原边全桥电路、副边全桥电路以及设置在原边全桥电路和副边全桥电路之间的高频变压器，其中，

所述原边全桥电路包括与直流电压输入端电连接且彼此并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂上串联有第一开关器件和第二开关器件，并且所述第一桥臂上还设置有与第一开关器件反并联的第一二极管以及与第二开关器件反并联的第二二极管；所述第二桥臂上串联有第三开关器件和第四开关器件，并且所述第二桥臂上还设置有与第三开关器件反并联的第三二极管以及与第四开关器件反并联的第四二极管；

所述副边全桥电路包括与直流电压输出端电连接且彼此并联的第三桥臂和第四桥臂，所述第三桥臂上串联有第五开关器件和第六开关器件，并且所述第三桥臂上还设置有与第五开关器件反并联的第五二极管以及与第六开关器件反并联的第六二极管；所述第四桥臂上串联有第七开关器件和第八开关器件，并且所述第四桥臂上还设置有与第七开关器件反并联的第七二极管以及与第八开关器件反并联的第八二极管；

所述高频变压器的第一输入端与第一桥臂位于第一开关器件和第二开关器件之间部分桥臂电连接，所述高频变压器的第二输入端与第二桥臂位于第三开关器件和第四开关器件之间部分桥臂电连接，所述高频变压器的第一输出端与第三桥臂位于第五开关器件和第六开关器件之间部分桥臂电连接，所述高频变压器的第二输出端与第四桥臂位于第七开关器件和第八开关器件之间部分桥臂电连接。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述双有源桥变换器还可包括：