本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法。

背景技術(shù)：

為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)及環(huán)境問題、抑制全球氣候變化，世界各國政府都在積極探索新能源發(fā)電和分布式電源系統(tǒng)。除了少數(shù)分布式電源系統(tǒng)能夠直接并網(wǎng)或者供給用戶外，其他大多數(shù)需要通過電力電子變換器接入傳統(tǒng)電網(wǎng)。電能路由器具有電氣隔離、電壓變換和功率雙向傳輸?shù)裙δ?，能夠很好地滿足上述需求，因此近年來得到越來越廣泛的研究?；诩?jí)聯(lián)h橋結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器是電能路由器的關(guān)鍵組成部分，其一般采用三級(jí)式結(jié)構(gòu)，即輸入整流級(jí)、中間隔離級(jí)和輸出逆變級(jí)。以中間隔離級(jí)為界，電能路由器一般分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩部分，和三相高壓交流端口具有電氣連接的部分為高壓側(cè)，和三相低壓交流端口具有電氣連接的部分為低壓側(cè)。通常，中間隔離級(jí)為高頻隔離dc/dc變換器，包括高壓側(cè)高頻dc/ac變換器、高頻隔離變壓器和低壓側(cè)高頻ac/dc變換器。和高壓側(cè)高頻dc/ac變換器的直流端口相連接的電容一般稱之為高壓母線電容，和低壓側(cè)高頻ac/dc變換器的直流端口相連接的電容一般稱之為低壓母線電容。電能路由器在正常運(yùn)行之前，如果不對(duì)其高壓母線電容和低壓母線電容進(jìn)行預(yù)充電，而是直接將其接入電網(wǎng)，則可能在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生過大的dv/dt，使得流過電容的沖擊電流過大，對(duì)電容及整個(gè)電路系統(tǒng)造成危害。因此研究電能路由器直線母線電容的預(yù)充電具有重要意義。

現(xiàn)有的電能路由器直流母線電容預(yù)充電方案中，對(duì)于高壓直流母線電容的充電，一般是通過在電能路由器高壓側(cè)外加由高電壓等級(jí)的充電電阻和斷路器組成的預(yù)充電電路實(shí)現(xiàn)的。高電壓等級(jí)的充電電阻和斷路器體積龐大、價(jià)格昂貴，不利于整個(gè)電能路由器系統(tǒng)功率密度的提升以及成本的降低，同時(shí)高壓側(cè)的預(yù)充電操作也增加了充電過程中的危險(xiǎn)性。此外，除了高壓母線電容需要進(jìn)行預(yù)充電以外，為了防止低壓母線電容產(chǎn)生過大的電流沖擊及電壓振蕩，往往也需要對(duì)低壓母線電容進(jìn)行預(yù)充電，如此需要在低壓側(cè)額外增加一套預(yù)充電電路，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的體積和成本。為了保證高壓直流母線電容充電過程中的電流值不至于過大，一般可以通過控制高頻隔離dc/dc變換器的低壓側(cè)內(nèi)移相比從1開始緩慢減小，使得加在高壓直流母線電容上的充電電壓從0開始緩慢增大。該方法的缺點(diǎn)是充電電流不可控，內(nèi)移相比的設(shè)定具有盲目性，既有可能導(dǎo)致充電電流超過限定值，也有可能導(dǎo)致充電電流過小、從而充電時(shí)間過長(zhǎng)等問題。為了保證充電電流的恒定，往往需要對(duì)電流進(jìn)行采樣并做閉環(huán)控制。高頻電流的精確采樣及運(yùn)算，對(duì)電流傳感器和處理器提出了較高的要求，增加了預(yù)充電方案的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，以避免使用高電壓等級(jí)的充電電阻和斷路器，降低預(yù)充電電路的成本、提高預(yù)充電電路的安全性和可靠性；解決現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)充電電流不可控的問題，加快預(yù)充電的速度。

為此，本發(fā)明提出了一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，包括以下步驟：

1)利用低壓側(cè)輔助電源對(duì)低壓直流母線電容充電；

2)設(shè)定高壓直流母線電容充電過程中的電流值；

3)根據(jù)設(shè)定的充電電流值計(jì)算不同充電周期內(nèi)高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的內(nèi)移相比；

4)根據(jù)計(jì)算所得的內(nèi)移相比變化規(guī)律，給高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在此過程中保持高壓側(cè)開關(guān)管處于閉鎖狀態(tài)，對(duì)高壓直流母線電容的充電。

進(jìn)一步，所述電能路由器具有三級(jí)式結(jié)構(gòu)，即，輸入ac/dc整流器、中間高頻隔離dc/dc變換器和輸出dc/ac逆變器；所述電能路由器以高頻隔離dc/dc變換器為界分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩部分，其中和三相高壓交流端口電氣連接的部分為高壓側(cè)，和三相低壓交流端口電氣連接的部分為低壓側(cè)；所述高頻隔離dc/dc變換器由高頻dc/ac變換器、高頻隔離變壓器和高頻ac/dc變換器組成；所述高壓直流母線電容為高頻隔離dc/dc變換器高壓側(cè)母線電容；所述低壓直流母線電容為高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)母線電容。

進(jìn)一步，步驟2)中所述高壓直流母線電容充電過程中的電流值，指的是流過高頻隔離變壓器原邊繞組的電流峰值；步驟3)中所述高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的內(nèi)移相比，指的是低壓側(cè)高頻ac/dc變換器兩個(gè)橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差與驅(qū)動(dòng)信號(hào)半個(gè)周期的比值。

進(jìn)一步，所述高壓直流母線電容的充電過程分為兩個(gè)階段，第一階段為低壓直流母線電容的預(yù)充電，第二階段為高壓直流母線電容的預(yù)充電；第一階段為第二階段的必要條件，即，高壓直流母線電容的預(yù)充電必須在低壓直流母線電容的預(yù)充電完成之后才能進(jìn)行。所述預(yù)充電，在電路實(shí)現(xiàn)上不需要高電壓等級(jí)的充電電阻和斷路器，只需要低電壓等級(jí)的充電電阻、斷路器和輔助電源。

進(jìn)一步，當(dāng)所述預(yù)充電第一階段完成以后，給高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的高頻ac/dc變換器的開關(guān)管施加具有一定內(nèi)移相比變化規(guī)律的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)保持高頻隔離dc/dc變換器高壓側(cè)的高頻dc/ac變換器的開關(guān)管處于閉鎖狀態(tài)，使得低壓側(cè)輔助電源的能量通過高頻ac/dc變換器、高頻隔離變壓器和高頻dc/ac變換器傳遞至高壓側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓直流母線電容充電的目的。

進(jìn)一步，步驟4)中所述高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比的變化規(guī)律，按照如下方法計(jì)算：通過推導(dǎo)預(yù)充電第二階段每個(gè)充電周期內(nèi)變壓器原邊繞組電流所能達(dá)到的峰值與高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)充電電流等于預(yù)先設(shè)定的電流值這一約束條件，計(jì)算不同充電周期內(nèi)所需的高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的內(nèi)移相比。

本發(fā)明提出的一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)為：

1、本發(fā)明提出的一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，其預(yù)充電過程分為低壓直流母線電容預(yù)充電和高壓直流母線電容預(yù)充電兩個(gè)階段，在高壓直流母線電容預(yù)充電之前已經(jīng)完成了對(duì)低壓直流母線電容的充電，不需要額外地再對(duì)低壓直流母線電容進(jìn)行預(yù)充電。

2、本發(fā)明提出的一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，在電路實(shí)現(xiàn)上不需要高電壓等級(jí)的充電電阻和斷路器，只需要低電壓等級(jí)的充電電阻、斷路器和輔助電源，降低了高壓直流母線電容預(yù)充電電路的成本，提高了預(yù)充電電路的安全性和可靠性。

3、本發(fā)明提出的一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，在高壓直流母線電容的充電過程中，通過合理地設(shè)置高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的內(nèi)移相比，可以控制流過高頻變壓器原邊繞組的電流保持恒定不變，相較于傳統(tǒng)電流不可控的預(yù)充電方案，同時(shí)兼顧了充電電流和充電速度兩個(gè)要求，在保證充電電流不能過大的前提下，盡可能地加快了充電速度。

4、本發(fā)明提出的一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，其對(duì)充電電流的控制是基于高壓直流母線電容充電過程中變壓器原邊繞組電流所能達(dá)到的峰值與高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比之間的數(shù)學(xué)關(guān)系實(shí)現(xiàn)的，該預(yù)充電方法簡(jiǎn)單可靠，不依賴于高帶寬的傳感器和處理器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電能路由器拓?fù)浼案邏褐绷髂妇€電容的恒電流預(yù)充電方法示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中可采用的另一種功率變換子模塊拓?fù)鋱D；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)充電第一階段的等效電路圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)充電第二階段充電原理示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)充電第二階段工作原理波形圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比的計(jì)算框圖；

圖8為本發(fā)明方法應(yīng)用于10kv電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電時(shí)的仿真波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

本發(fā)明提供了一種電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，結(jié)合圖1和圖2，該方法包括：

s1.低壓直流母線電容的充電。具體地，首先根據(jù)低壓直流母線電容充電過程中對(duì)流過所有電容的充電電流、限流電阻上的損耗功率以及充電時(shí)間等因素的限制條件，選取合適阻值的限流電阻并構(gòu)建低壓側(cè)預(yù)充電電路。低壓側(cè)的預(yù)充電電路由輔助電源、斷路器、限流電阻以及并聯(lián)在限流電阻兩端的旁路開關(guān)構(gòu)成；其中，輔助電源為220v的交流電源或光伏、蓄電池等形式的直流電源，輔助電源的輸出經(jīng)三相pwm整流系統(tǒng)或dc/dc變換器調(diào)整至低壓直流母線的電壓設(shè)定值。當(dāng)預(yù)充電開始時(shí)，對(duì)低壓側(cè)斷路器進(jìn)行合閘操作，輔助電源通過限流電阻開始對(duì)連接在低壓直流母線上的所有電容進(jìn)行充電；當(dāng)?shù)蛪褐绷髂妇€電容上的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，閉合并聯(lián)在限流電阻兩端的旁路開關(guān)，將限流電阻從電路中切除。至此，完成對(duì)低壓直流母線電容的充電。

s2.設(shè)定高壓直流母線電容充電過程中的電流值。

s3.計(jì)算高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)ac/dc變換器兩橋臂之間的內(nèi)移相比。具體地，當(dāng)?shù)蛪褐绷髂妇€電容充電完成以后，對(duì)高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)ac/dc變換器施加一定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得低壓直流母線電壓通過高頻隔離變壓器感生到原邊，通過變壓器的漏感或外接電感對(duì)高壓直流母線電容進(jìn)行充電。根據(jù)充電過程中，每個(gè)周期內(nèi)流過高壓直流母線電容或變壓器原邊繞組的電流最大值與低壓側(cè)ac/dc變換器內(nèi)移相比之間的關(guān)系，按照s2設(shè)定的充電電流值，計(jì)算每個(gè)充電周期內(nèi)低壓側(cè)ac/dc變換器的內(nèi)移相比。

s4.高壓直流母線電容的充電。具體地，當(dāng)預(yù)充電第一階段，即低壓直流母線電容充電完成以后，開始進(jìn)行第二階段的充電，即高壓直流母線電容的充電。根據(jù)s3計(jì)算所得的內(nèi)移相比變化規(guī)律，對(duì)高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)ac/dc變換器的開關(guān)管施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在此過程中保持整流級(jí)和高頻隔離dc/dc變換器高壓側(cè)dc/ac變換器的開關(guān)管處于閉鎖狀態(tài)，使得輔助電源的能量通過低壓側(cè)ac/dc變換器、高頻隔離變壓器和高壓側(cè)dc/ac變換器傳遞至高壓直流母線電容，對(duì)其進(jìn)行充電。當(dāng)高壓直流母線電容上的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，斷開低壓側(cè)斷路器，將輔助電源從電路中切除。至此，完成對(duì)高壓直流母線電容的充電。

本發(fā)明實(shí)施例的電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法中，所述電能路由器具有三級(jí)式結(jié)構(gòu)，即輸入ac/dc整流器、中間高頻隔離dc/dc變換器和輸出dc/ac逆變器。如圖1所示，輸出dc/ac逆變器采用三相四橋臂結(jié)構(gòu)；輸入ac/dc整流器和中間高頻隔離dc/dc變換器構(gòu)成功率變換子模塊，其輸入端與三相高壓交流電網(wǎng)相連接，輸出端通過低壓直流母線與輸出dc/ac逆變器相連接。本發(fā)明實(shí)施例提出的電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法，可以對(duì)高頻隔離dc/dc變換器的高壓側(cè)母線電容進(jìn)行恒電流充電。其中，高頻隔離dc/dc變換器可以采用但不局限于圖1所示的高壓側(cè)為二極管鉗位三電平、低壓側(cè)為兩電平全橋的結(jié)構(gòu)，輸入ac/dc整流器可以采用但不局限于圖1所示的二極管鉗位三電平結(jié)構(gòu)。

如圖3所示是本發(fā)明實(shí)施例的電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法可以應(yīng)用的另一種功率變換子模塊結(jié)構(gòu)。其輸入ac/dc整流器為兩電平全橋結(jié)構(gòu)，中間高頻隔離dc/dc變換器的高壓側(cè)為兩電平全橋結(jié)構(gòu)、低壓側(cè)為二極管鉗位三電平結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，本發(fā)明實(shí)施例的電能路由器高壓直流母線電容的恒電流預(yù)充電方法可以應(yīng)用于但不局限于具有圖1或圖3所示功率變換子模塊的電能路由器中。對(duì)于功率變換子模塊的輸入ac/dc整流器、中間高頻隔離dc/dc變換器的高壓側(cè)dc/ac變換器和低壓側(cè)ac/dc變換器而言，三者采用兩電平全橋結(jié)構(gòu)和二極管鉗位三電平結(jié)構(gòu)組成的任意一種組合結(jié)構(gòu)，均可采用本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)充電方法對(duì)其高壓直流母線電容進(jìn)行恒電流預(yù)充電。

下面以一個(gè)實(shí)際的電能路由器電路為例，進(jìn)一步地詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。

所述電能路由器具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)。其功率變換子模塊采用圖1所示的結(jié)構(gòu)，整流級(jí)為二極管鉗位三電平結(jié)構(gòu)，高頻隔離dc/dc變換器的高壓側(cè)為二極管鉗位三電平結(jié)構(gòu)、低壓側(cè)為兩電平全橋結(jié)構(gòu)；每相由n(n＝6)個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)和參數(shù)的功率變換子模塊通過輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的方式連接到三相交流電網(wǎng)，三相之間采用星形接法，三相電網(wǎng)的線電壓有效值為10kv；高頻隔離dc/dc變換器的高壓直流母線電壓為1600v，低壓直流母線電壓為700v；高頻隔離變壓器的原、副邊變比為8:7；高壓直流母線電容由兩個(gè)等效電容串聯(lián)組成，電容中點(diǎn)與變壓器的一個(gè)繞組相連接，兩個(gè)電容具有相同的容值；低壓直流母線電容由一個(gè)等效電容組成；輸出逆變級(jí)為三相四橋臂結(jié)構(gòu)，其直流母線與功率變換子模塊的低壓直流母線直接相連，電壓等級(jí)為700v，母線電容由一個(gè)等效電容組成，輸出端為380v三相交流端口。

一、預(yù)充電第一階段——低壓直流母線電容的充電

預(yù)充電過程的第一階段是由輔助電源給連接在低壓直流母線上的電容進(jìn)行充電。輸入整流器、中間高頻隔離dc/dc變換器和輸出三相四橋臂逆變器的所有開關(guān)管均處于閉鎖狀態(tài)，因此，此階段的等效電路可以看作是由輔助電源調(diào)制得到的700v直流電壓直接給低壓直流母線上的電容充電，其等效電路如圖4所示。其中，低壓直流母線電容cdcl為所有功率變換子模塊低壓母線電容以及輸出逆變器母線電容之和。

圖4中限流電阻的選取要考慮如下因素，即流過電容的充電電流限制、限流電阻上的損耗功率限制、以及充電時(shí)間限制，下面將分別加以說明：

首先考慮流過電容的充電電流限制。記所有功率變換子模塊的低壓母線電容之和為cl_total，逆變器的母線電容之和為cinv_total；允許流過功率變換子模塊低壓直流母線電容、三相四橋臂逆變器直流母線電容的最大電流分別為imax_sm，imax_inv。考慮到預(yù)充電時(shí)，三相四橋臂逆變器并不一定接入主電路，則有

式中，udcl為低壓側(cè)輔助電源經(jīng)整流或斬波變換后得到的低壓母線電壓值；rcharge為低壓側(cè)限流電阻。

其次考慮限流電阻上的損耗功率限制。如圖4所示，記充電時(shí)間常數(shù)為τ＝rchargecdcl，則充電過程中電容電壓可以表示為

uc(t)＝udcl(1-e^-t/τ)(3)

預(yù)充電過程中，任一時(shí)間段[t1,t2]內(nèi)，限流電阻上消耗的平均功率為

由于預(yù)充電時(shí)電流隨著充電過程的進(jìn)行在不斷減小，因此，在預(yù)充電的最初階段限流電阻上的損耗功率最大。記預(yù)充電第1秒內(nèi)限流電阻上允許消耗的最大平均功率為pmax_res，則有

最后考慮充電時(shí)間限制?？紤]預(yù)充電過程的時(shí)間不能太長(zhǎng)，電路設(shè)計(jì)時(shí)充電時(shí)間常數(shù)也需加以限制。記預(yù)充電第一階段最大允許時(shí)長(zhǎng)為tmax，考慮到一般認(rèn)為在3～5τ的時(shí)間內(nèi)電容電壓能夠達(dá)到穩(wěn)定值，則有

5rchargecdcl≤tmax(6)

綜上，綜合考慮式(1)、(2)、(5)、(6)即可得到圖4中限流電阻的取值范圍。

二、預(yù)充電第二階段——高壓直流母線電容的充電

在預(yù)充電第一階段充電完成后，所有功率變換子模塊的低壓直流母線電容電壓都已達(dá)到額定運(yùn)行值，即udcl。此時(shí)，閉合低壓側(cè)限流電阻兩端的旁路開關(guān)，開始預(yù)充電第二階段，為高壓直流母線電容充電。

如圖5所示為預(yù)充電第二階段工作原理圖。由于各功率變換子模塊具有相同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，因此只需對(duì)某個(gè)子模塊進(jìn)行分析即可。在預(yù)充電第二階段，忽略充電過程中低壓直流母線電容電壓的波動(dòng)，可以將低壓直流母線電容近似看作電壓源，電壓值為udcl。子模塊整流級(jí)開關(guān)管s11～s14、s21～s24，高頻隔離dc/dc變換器高壓側(cè)開關(guān)管s31～s34均處于閉鎖狀態(tài)，僅使用反并聯(lián)二極管作為電流通路；高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)開關(guān)管s41～s44被施以圖6所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。下面將結(jié)合圖6詳細(xì)說明高壓直流母線電容的充電原理。

如圖6所示，定義開關(guān)管s44的驅(qū)動(dòng)信號(hào)滯后于開關(guān)管s41的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與半個(gè)周期的比值為高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)的內(nèi)移相比，記為d2。

在[t2,t3]時(shí)間段內(nèi)，開關(guān)管s41和s44同時(shí)導(dǎo)通，電流通路如圖5中線路1所示。此時(shí)，高頻隔離變壓器低壓側(cè)繞組的端電壓ul為+udcl，進(jìn)而，變壓器高壓側(cè)繞組的端電壓uh為+nudcl，則加在漏感l(wèi)s上的電壓uls為nudcl-uch1。若在t2時(shí)刻以前，流過電感的電流已降為0，則此時(shí)電感電流將從0開始線性上升，并為高壓直流母線電容ch1充電。

在[t3,t5]時(shí)間段內(nèi)，開關(guān)管s42和s44同時(shí)導(dǎo)通。變壓器低壓側(cè)端電壓ul為0，進(jìn)而高壓側(cè)端電壓uh為0，則加在漏感l(wèi)s上的電壓uls為-uch1。此時(shí)，電感電流將由最大值開始線性下降，并繼續(xù)為ch1充電，直至t4時(shí)刻，電感中存儲(chǔ)的能量全部轉(zhuǎn)化到電容ch1中，電感電流降為0，此后由于電流無法反向通過開關(guān)管的反并聯(lián)二極管，電感電流始終維持0直至下一時(shí)間段。

在[t5,t6]時(shí)間段內(nèi)，開關(guān)管s42和s43同時(shí)導(dǎo)通，電流通路如圖5中線路2所示。類似于[t2,t3]時(shí)間段內(nèi)的分析，此時(shí)系統(tǒng)為高壓直流母線電容ch2充電。

在[t0,t2]時(shí)間段內(nèi)，開關(guān)管s41和s43同時(shí)導(dǎo)通。類似于[t3,t5]時(shí)間段內(nèi)的分析，此時(shí)電容ch2上的電壓反向加在漏感上，流過漏感的電流線性下降直至為0。

預(yù)充電第二階段開始時(shí)，高頻隔離dc/dc變換器的低壓側(cè)內(nèi)移相比從1開始逐漸減小，使得低壓側(cè)全橋輸出交流電壓的有效值逐漸升高，以達(dá)到為高壓直流母線電容平緩充電的目的。由于預(yù)充電過程中，高壓直流母線的兩個(gè)電容ch1和ch2不斷交替充電，因此在充電過程中能夠保證兩個(gè)電容的電壓平衡。當(dāng)兩個(gè)電容的電壓分別達(dá)到高壓直流母線電壓的一半時(shí)，整個(gè)充電過程結(jié)束。

三、高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比的計(jì)算

高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)內(nèi)移相比的計(jì)算，是基于保證高壓直流母線電容充電過程中的電流維持不變而進(jìn)行的。由于預(yù)充電過程的開關(guān)頻率很高，通常為20～50khz，因此可以認(rèn)為在一個(gè)充電周期內(nèi)，高壓直流母線電容上的電壓維持不變，記為uc。下面不妨以高壓直流母線電容ch1充電的半個(gè)周期[t2,t5]為例，對(duì)低壓側(cè)內(nèi)移相比的計(jì)算加以說明。

如圖6所示，在[t2,t3]時(shí)間段內(nèi)，電感電流從0開始上升，上升到的最大值為

式中，n為高頻變壓器原、副邊繞組的匝數(shù)比；ls為高頻變壓器等效到原邊的漏感和附加在原邊的外接電感之和；fs為高頻隔離dc/dc變換器的開關(guān)頻率。

此時(shí)間段內(nèi)，副邊傳輸?shù)皆叺目偰芰繛?/p>

式中，c11為ch1和ch2的容值；uc0為t2時(shí)刻的電容電壓值；δuc0為[t2,t3]時(shí)間段內(nèi)電容電壓的變化量。δuc0可由平均電流求得

將(9)代入(8)，得

在[t3,t5]時(shí)間段內(nèi)，電感電流降為0，則所有能量都充至電容ch1上，則有

式中，δuc為[t2,t5]時(shí)間段內(nèi)電容電壓的變化量。

由此，每個(gè)充電周期內(nèi)，每個(gè)高壓直流母線電容的電壓變化為

如圖7所示，若給定高壓直流母線電容充電過程中的電流限值，則根據(jù)式(7)即可計(jì)算得到每個(gè)充電周期內(nèi)，高頻隔離dc/dc變換器低壓側(cè)兩個(gè)橋臂之間的內(nèi)移相比d2，進(jìn)一步根據(jù)式(12)即可得到高壓直流母線電容的電壓變化曲線。

為了說明本發(fā)明的有效性，圖8給出了高壓直流母線電容預(yù)充電過程中低壓側(cè)內(nèi)移相比d2、兩個(gè)高壓直流母線電容的電壓，以及預(yù)充電過程中流過漏感的電流波形的仿真結(jié)果，其中高壓直流母線電容充電過程中的電流設(shè)定值為10a。仿真結(jié)果表明，在充電過程中，兩個(gè)高壓直流母線電容的電壓能夠保持平衡，流過漏感的電流能夠基本保持在設(shè)定值，證明了本發(fā)明的有效性。

以上所述雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但僅為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。