本發(fā)明涉及電能變換，且特別是有關(guān)于一種變頻移相雙模式切換控制策略。

背景技術(shù)：

1、交直流混合微電網(wǎng)整合了單一交流微電網(wǎng)與直流微電網(wǎng)的特點(diǎn),具備供電靈活和系統(tǒng)損耗小等優(yōu)點(diǎn)。其中，交流子網(wǎng)與直流子網(wǎng)之間的的交直流變換器作為連接兩種網(wǎng)絡(luò)的橋梁，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和支撐，負(fù)責(zé)調(diào)控整個(gè)微電網(wǎng)的能量平衡，是交直流混合微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、傳統(tǒng)的兩級(jí)式交直流ac/dc拓?fù)淇梢蕴峁┕逃械碾p向功率傳輸能力、電氣隔離以及實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的簡單方法。但是為了保持直流電壓和瞬時(shí)功率流的穩(wěn)定性，不可避免地需要一個(gè)巨大的電解電容，降低了兩級(jí)式ac/dc變換器的可靠性與壽命。而且其傳遞能量需要經(jīng)過兩級(jí)變換，還具有總體效率低、成本高、功率密度低等諸多缺點(diǎn)。由于兩級(jí)式變換器存在的這些不足，更高功率密度，更高可靠性的單級(jí)式隔離型ac/dc變換器近年來得到了廣泛學(xué)者深入的研究。

3、一種常見的單級(jí)式隔離型ac/dc變換器如圖1所示，對(duì)其常采用移相與調(diào)頻結(jié)合的混合調(diào)制策略，通過調(diào)節(jié)移相角，將所有開關(guān)管開通時(shí)刻的電流設(shè)為一個(gè)恒定的復(fù)位值，創(chuàng)造了所有開關(guān)管零電壓開通的條件，實(shí)現(xiàn)了全輸入范圍內(nèi)的開關(guān)管零電壓開通，大大提升了變換器的效率。同時(shí)由于輸入電流需要正弦，采用調(diào)頻的方式實(shí)現(xiàn)pfc的功能。然而，由于將交流側(cè)電流的某個(gè)時(shí)刻限制在一個(gè)固定的復(fù)位值，副邊輸出側(cè)會(huì)產(chǎn)生一段反向電流，同時(shí)由于變壓器變比的存在，較小的反向復(fù)位電流折回到副邊后的實(shí)際電流復(fù)位值就會(huì)很大，導(dǎo)致了副邊輸出的反向電流較高，進(jìn)而副邊開關(guān)的關(guān)斷損耗較高。

4、另一種基于半雙有源橋(semi-dab)dc/dc變換器的單相單級(jí)ac/dc變換器見圖2，根據(jù)輸入側(cè)交流電流的瞬時(shí)值來選擇雙相移(dps)和單相移(sps)模式的轉(zhuǎn)換時(shí)刻，僅使用兩個(gè)控制變量，即初級(jí)側(cè)相移和兩個(gè)橋之間的相移。這種調(diào)制策略可以使轉(zhuǎn)換器在沒有內(nèi)部電流跟蹤環(huán)的情況下實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，此外，多模式切換的調(diào)制策略增大了開關(guān)零電壓開關(guān)的工作范圍。然而，在輕載條件下部分開關(guān)會(huì)損失軟開關(guān)，在電壓過零點(diǎn)附近會(huì)有諧波失真，只能單向傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種變頻移相雙模式切換控制策略。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是：

3、一種變頻移相雙模式切換控制策略，包括，

4、步驟s1，在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下計(jì)算開關(guān)頻率f；

5、步驟s2，判斷是在整流模式還是逆變模式；

6、步驟s3，整流模式下，實(shí)時(shí)計(jì)算移相比d1與移相比d2的大小，并進(jìn)行比較；

7、步驟s4，如果移相比d1小于移相比d2，則繼續(xù)采用變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制；

8、步驟s5，如果移相比d1不小于移相比d2，則切換為變頻加單移相調(diào)制；

9、步驟s6，逆變模式下，實(shí)時(shí)計(jì)算移相比d2并與1比較；

10、步驟s7，如果移相比d2小于1，則繼續(xù)采用變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制；

11、步驟s8，如果移相比d2不小于1，則切換為變頻加單移相調(diào)制。

12、在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下，移相比d1與移相比d2的表達(dá)式為

13、

14、其中，參數(shù)a、參數(shù)c的表達(dá)式如下：

15、

16、其中，ib1、ib2為復(fù)位電流，n為變壓器匝數(shù)比，vac為交流電壓，vdc為直流電壓，l為移相電感，其中，移相比為移相角占半個(gè)周期的比例，f為開關(guān)頻率。

17、在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下，上述開關(guān)頻率f的表達(dá)式如下：

18、

19、其中，

20、

21、其中，iref為電流參考值。

22、在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下，輸入電流平均值iac可以表示為：

23、

24、在變頻加單移相調(diào)制下，移相比d的表達(dá)式如下：

25、

26、其中，ib為復(fù)位電流，l為移相電感，vac為交流電壓，vdc為直流電壓，n為變壓器匝數(shù)比，f為開關(guān)頻率。

27、在變頻加單移相調(diào)制下，上述開關(guān)頻率f的表達(dá)式如下：

28、

29、上式中，

30、

31、其中，iref為電流參考值。

32、在變頻加單移相調(diào)制下，輸入電流平均值iac可以表示為：

33、

34、在一具體實(shí)施例中，所述步驟s2還包括，測量功率p，功率p大于0為整流模式；功率p小于0為逆變模式。

35、本發(fā)明還提供一種單級(jí)式雙有源橋變換器，應(yīng)用如上述一種變頻移相雙模式切換控制策略。

36、本發(fā)明還提供一種三相swiss型模塊化單級(jí)式ac/dc變換器，應(yīng)用如上述一種變頻移相雙模式切換控制策略。

37、有益效果，本發(fā)明一種變頻移相雙模式切換控制策略，對(duì)軟開關(guān)范圍進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全電壓/全負(fù)載范圍的零電壓開通，同時(shí)降低副邊反向電流，進(jìn)而降低關(guān)斷損耗，從而優(yōu)化單級(jí)式雙向ac/dc變換器的設(shè)計(jì)方案，最大限度提升效率，降低其體積和成本。

38、為讓發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，包括，

2.如權(quán)利要求1所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下，移相比d1與移相比d2的表達(dá)式為

3.如權(quán)利要求2所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，所述開關(guān)頻率f的表達(dá)式如下：

4.如權(quán)利要求3所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，輸入電流平均值iac可以表示為：

5.如權(quán)利要求1所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，在變頻加單移相調(diào)制下，移相比d的表達(dá)式如下：

6.如權(quán)利要求5所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，所述開關(guān)頻率f的表達(dá)式如下：

7.如權(quán)利要求6所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，輸入電流平均值iac可以表示為：

8.如權(quán)利要求1所述一種變頻移相雙模式切換控制策略，其特征在于，所述步驟s2還包括，測量功率p，功率p大于0為整流模式；功率p小于0為逆變模式。

9.一種單級(jí)式雙有源橋變換器，其特征在于，應(yīng)用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述一種變頻移相雙模式切換控制策略。

10.一種三相swiss型模塊化單級(jí)式ac/dc變換器，其特征在于，應(yīng)用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述一種變頻移相雙模式切換控制策略。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種變頻移相雙模式切換控制策略，屬于電能變換技術(shù)領(lǐng)域，包括在變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制下計(jì)算開關(guān)頻率f；判斷是在整流模式還是逆變模式；整流模式下，實(shí)時(shí)計(jì)算移相比D<subgt;1</subgt;與移相比D<subgt;2</subgt;的大小，并進(jìn)行比較；如果移相比D<subgt;1</subgt;小于移相比D<subgt;2</subgt;，則繼續(xù)采用變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制；如果移相比D<subgt;1</subgt;不小于移相比D<subgt;2</subgt;，則切換為變頻加單移相調(diào)制；逆變模式下，實(shí)時(shí)計(jì)算移相比D<subgt;2</subgt;并與1比較；如果移相比D<subgt;2</subgt;小于1，則繼續(xù)采用變頻加擴(kuò)展移相調(diào)制；如果移相比D<subgt;2</subgt;不小于1，則切換為變頻加單移相調(diào)制。本發(fā)明一種變頻移相雙模式切換控制策略，對(duì)軟開關(guān)范圍進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全電壓/全負(fù)載范圍的零電壓開通，同時(shí)降低副邊反向電流，進(jìn)而降低關(guān)斷損耗。

技術(shù)研發(fā)人員：李想,李灝,鐘正陽,王要強(qiáng),梁靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19