[发明专利]一种电流源半桥双向直流变换器的启动控制方法

摘要

本发明公开了一种电流源半桥双向直流变换器的启动控制方法，采用PWM加移相控制策略，通过控制变换器低压侧的各开关管占空比，调节低压侧缓冲电容上的电压与直流母线电压匹配，通过控制变换器高、低压侧驱动信号的移相角，实现对变换器功率流向的控制。本发明有效地解决了双向直流变换器启动瞬间的电流冲击问题，软化变换器的启动过程，进一步提高了变换器工作的稳定性和可靠性。

主权项

1.一种电流源半桥双向直流变换器的启动控制方法，所述电流源半桥双向直流变换器包括低压侧缓冲电容(C_c)、低压侧蓄电池、蓄电池侧解耦电容(C₁)、第一低压侧滤波电感(L₁)、第二低压侧滤波电感(L₂)、低压侧等效漏感(L_r)、第一低压侧上开关管(S_1u)、第一低压侧下开关管(S_1d)、第二低压侧上开关管(S_2u)、第二低压侧下开关管(S_2d)、功率变压器(T)、高压侧上开关管(S_3u)、高压侧下开关管(S_3d)、第一高压侧半桥电容(C₂)、第二高压侧半桥电容(C₃)以及母线侧解耦电容(C₄)，第一低压侧上开关管(S_1u)的发射极连接第一低压侧下开关管(S_1d)的集电极，第二低压侧上开关管(S_2u)的发射极连接第二低压侧下开关管(S_2d)的集电极，第一低压侧上开关管(S_1u)的集电极连接第二低压侧上开关管(S_2u)的集电极和低压侧缓冲电容(C_c)的第一端，第一低压侧下开关管(S_1d)的发射极连接第二低压侧下开关管(S_2d)的发射极和低压侧缓冲电容(C_c)的第二端，低压侧蓄电池的正极连接蓄电池侧解耦电容(C₁)的第一端、第一低压侧滤波电感(L₁)的第一端和第二低压侧滤波电感(L₂)的第一端，低压侧蓄电池的负极连接蓄电池侧解耦电容(C₁)的第二端和低压侧缓冲电容(C_c)的第二端，第一低压侧滤波电感(L₁)的第二端经低压侧等效漏感(L_r)与功率变压器(T)原边的同名端连接，第一低压侧滤波电感(L₁)的第二端连接第一低压侧上开关管(S_1u)的发射极，第二低压侧滤波电感(L₂)的第二端连接第二低压侧上开关管(S_2u)的发射极和功率变压器(T)原边的异名端，高压侧上开关管(S_3u)的发射极连接高压侧下开关管(S_3d)的集电极和功率变压器(T)副边的同名端，第一高压侧半桥电容(C₂)的第一端连接高压侧上开关管(S_3u)的集电极和母线侧解耦电容(C₄)的第一端，第一高压侧半桥电容(C₂)的第二端连接功率变压器(T)副边的异名端和第二高压侧半桥电容(C₃)的第一端，第二高压侧半桥电容(C₃)的第二端连接高压侧下开关管(S_3d)的发射极和母线侧解耦电容(C₄)的第二端，母线侧解耦电容(C₄)的两端接入直流母线，其特征在于：第一低压侧上开关管(S_1u)与第一低压侧下开关管(S_1d)互补导通，第二低压侧上开关管(S_2u)与第二低压侧下开关管(S_2d)互补导通，第一低压侧上开关管(S_1u)与第二低压侧上开关管(S_2u)的占空比相同且错相180°导通，第一低压侧下开关管(S_1d)与第二低压侧下开关管(S_2d)的占空比相同且错相180°导通，高压侧上开关管(S_3u)与高压侧下开关管(S_3d)的占空比均为0.5且错相180°导通，通过控制变换器低压侧的各开关管占空比，调节低压侧缓冲电容上的电压与直流母线电压匹配，通过控制变换器高、低压侧驱动信号的移相角，实现对变换器功率流向的控制；所述启动控制方法包括三个阶段：第一阶段为低压侧缓冲电容建压阶段，对低压侧缓冲电容(C_c)进行预充电，实现低压侧缓冲电容(C_c)两端电压与直流母线电压的匹配；在该阶段，高压侧上开关管(S_3u)和高压侧下开关管(S_3d)关断，第一低压侧上开关管(S_1u)和第二低压侧上开关管(S_2u)的占空比由1逐渐减小，低压侧下开关管(S_1d)与第二低压侧下开关管(S_2d)的占空比由0逐渐增大，低压侧缓冲电容电压U_cc缓慢抬升；第二阶段为高压侧占空比展开阶段，高压侧上开关管(S_3u)和高压侧下开关管(S_3d)的占空比由0展开至0.5，同时，控制变换器高、低压侧驱动信号的移相角为0，则变换器的传递功率为0；第三阶段为移相角展开阶段，控制变换器高、低压侧驱动信号的移相角由0逐渐展开，变换器的传递功率缓慢增加至额定状态，至此软启动结束。