[发明专利]一种高压直流电源及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高压直流电源及其控制方法，其中高压直流电源包括：LLC变换器单元和双有源桥式变换器；LLC变换器单元和双有源桥式变换器的输入端均采用电压恒定的直流母线供电，LLC变换器单元包括若干个LLC变换器，若干个LLC变换器输出端依次串联连接；LLC变换器单元的输出端与双有源桥式变换器的输出端串联。本发明通过将LLC变换器单元和双有源桥变换器输入端并联连接，LLC变换器单元的输出端与双有源桥式变换器的输入端串联连接，通过LLC变换器高效率定频输出，并利用LLC变换器单元投切和双有源桥式变换器电压的连续调节，实现直流电源高电压宽范围高效率输出。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其是涉及一种高压直流电源及其控制方法。

背景技术

大功率高压直流电源广泛应用于高压直流输电、静电除尘、微波电源等方面，还应用于测试及科学研究等领域，如器件测试和可控核聚变等研究中。现有的高压直流电源通常采用工频变压器结合低频电能变换的方式实现高压直流输出，但是其输出电压波动大以及电压调节范围窄，且常规的工频变换存在功率密度和转化效率低等问题，制约了高压直流电源的发展，导致现有的高压直流电源无法实现高电压宽范围输出。

发明内容

本发明提供了一种高压直流电源及其控制方法，以解决现有的高压直流电源采用工频变压器结合低频电能变换的方式实现高压直流输出，无法实现高电压宽范围输出的技术问题。

本发明的实施例提供了一种高压直流电源，包括：

双有源桥式变换器和LLC变换器单元；

所述LLC变换器单元包括若干个LLC变换器，若干个LLC变换器的输出端依次串联连接；

所述LLC变换器单元的输入端与电压输入端连接，所述LLC变换器单元的输出端与所述双有源桥式变换器的输出端串联；

所述双有源桥式变换器和所述LLC变换器单元的输入端均采用电压恒定的直流母线供电。

进一步的，若干个所述LLC变换器采用定频和定占空比方式实现功率输出。

本发明的一个实施例提供了一种高压直流电源的控制方法，适用于如上述的高压直流电源，包括：

采集参考电压；

在当前参考电压高于滞环区域的最大电压，且标志位FlagLow为1时，判断所述参考电压上穿所述滞环区域，将标志位FlagLow置为0；

将当前控制器切换为滑模控制器，并将所述LLC变换器单元的占空比由0增加至0.5；

将LLC变换器单元的移相角间距设计为90°/N，将所述滑模控制器切换至PI控制器，其中N为所述LLC变换器单元中的LLC变换器数量。

进一步的，所述控制方法还包括：

在当前参考电压低于所述滞环区域的最小电压，且标志位FlagHigh为0时，判断所述参考电压下穿所述滞环区域，将标志位FlagHigh置为1；

将当前控制器切换为滑模控制器，并将所述LLC变换器单元的占空比由0.5减小到0，将所述LLC变换器单元的移相角间距设计为90°/(N-1)，将所述滑模控制器切换为PI控制器。

进一步的，在采集参考电压之前，所述控制方法还包括：

设计所述双有源桥式变换器的输出电压范围。

进一步的，所述设计所述双有源桥式变换器的输出电压范围，包括：

根据所述双有源桥式在最大功率输出时的调压范围，设计所述双有源桥式变换器的输出电压范围。