智能電能路由器直流單元自啟動控制裝置和自啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種智能電能路由器直流單元的自啟動控制裝置和自啟動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)和輸出側(cè)H橋開關(guān)為可控開關(guān)器件，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動，中間的高頻變壓器具有電氣隔離的作用，同時具有體積小、功率密度大的優(yōu)點，智能電能路由器直流單元在機車牽引、電力電子變壓器、可再生能源發(fā)電等場合有著重要的應(yīng)用。
[0003]智能電能路由器直流單元通常為模塊級聯(lián)形式或者與其他類變換器，如AC/DC、DC/AC，構(gòu)成高壓、大功率的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。智能電能路由器直流單元的自啟動方式對其所在的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自啟動方式有著參考意義。
[0004]在現(xiàn)有的直流單元自啟動方式中，有的通過在直流電壓輸入側(cè)串聯(lián)可變電阻的方法，通過改變串聯(lián)電阻的阻值大小，使得輸入側(cè)H橋直流電壓從較小的數(shù)值逐步升高，但是串聯(lián)電阻會增加損耗，并且機械觸點降低了可靠性；有的采用輔助電路，但是采用這種方法增加了電路控制的復(fù)雜性，并且不能實現(xiàn)輸入側(cè)H橋和輸出側(cè)H橋控制電路的電氣隔離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有智能電能路由器直流單元自啟動方式的缺點，提出一種智能電能路由器直流單元的自啟動控制裝置和自啟動方法。本發(fā)明可減少輔助電路和控制的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)輸入側(cè)和輸出側(cè)電路的真正電氣隔離，使得輸出側(cè)直流電容電壓平緩上升，避免電容充電過程中的電流沖擊。
[0006]本發(fā)明的智能電能路由器直流單元自啟動控制裝置，包括輸入側(cè)H橋控制電路、輸出側(cè)H橋控制電路、第一取能線圈和第二取能線圈四部分。輸入側(cè)H橋控制電路由第一取能線圈供電，輸出側(cè)H橋控制電路由第二取能線圈供電。第一取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)電源正端相連，第一取能線圈的高壓側(cè)負端與所述輸入側(cè)電源的負端相連；第一取能線圈的低壓側(cè)正端與輸入側(cè)H橋控制電路的正端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)負端與輸入側(cè)H橋控制電路的負端相連。第二取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元的輸出側(cè)直流電容正端相連，第二取能線圈的高壓側(cè)負端與所述輸出側(cè)直流電容的負端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)正端與輸出側(cè)H橋控制電路的正端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)負端與輸出側(cè)H橋控制電路的負端相連。
[0007]取能線圈的供電電壓上升到某個數(shù)值時才能正常工作，其最低工作電壓值與取能線圈的型號有關(guān)。在智能電能路由器直流單元剛開始工作時，輸出側(cè)直流電容電壓值從零開始上升，而第二取能線圈從輸出側(cè)直流電容上獲取電能，因此只有輸出側(cè)直流電容電壓上升到第二自取能工作的最低電壓時，第二取能線圈才開始工作。
[0008]輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)H橋控制電路的電能分別從智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)電源和輸出側(cè)直流電容上獲取，而輸入側(cè)電源與輸出側(cè)直流電容之間有高頻變壓器隔離，因此輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)控制電路實現(xiàn)了真正的電氣隔離。
[0009]本發(fā)明自啟動裝置的自啟動方法如下:
[0010]系統(tǒng)上電前，智能電能路由器直流單元與負載串聯(lián)的機械開關(guān)斷開，負載沒有接入到智能電能路由器直流單元中。系統(tǒng)上電，第一取能線圈從輸入側(cè)直流電源獲得電能，開始工作，輸入側(cè)H橋控制電路控制輸入側(cè)H橋輸出的交流方波電壓占空比D從O逐步上升到0.5，占空比D逐步上升的時間間隔為輸出側(cè)H橋控制電路的最小控制周期的整數(shù)倍。交流方波電壓的頻率大小等于諧振網(wǎng)絡(luò)諧振頻率大小。第二取能線圈和輸出側(cè)H橋控制電路不工作，輸出側(cè)H橋相當于不控整流橋。當智能電能路由器直流單元輸出側(cè)直流電容的電壓達到第二取能線圈工作的范圍時，第二取能線圈開始向輸出側(cè)控制電路供電，輸出側(cè)控制電路才能夠控制輸出側(cè)H橋開關(guān)的開通和關(guān)斷。當輸入側(cè)H橋輸出的交流方波電壓占空比D為0.5時，輸出側(cè)H橋控制電開始控制輸出側(cè)H橋開關(guān)狀態(tài)，控制方式與智能電能路由器直流單元的控制策略有關(guān)。閉合機械開關(guān)，負載接入到系統(tǒng)中，完成智能電能路由器直流單元自啟動。
[0011]本發(fā)明自啟動控制裝置和自啟動方法也同樣適用于智能電能路由器直流單元以模塊級聯(lián)形式組成的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0012]圖1為智能電能路由器直流單元自啟動裝置示意圖；
[0013]圖2為為智能電能路由器直流單元串聯(lián)諧振DC/DC變換器自啟動裝置圖；
[0014]圖3為自啟動策略輸出直流電壓仿真波形圖；
[0015]圖4為自啟動策略輸入側(cè)H橋交流電流仿真波形圖；
[0016]圖5為自啟動策略占空比D的仿真波形圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0018]圖1所示為智能電能路由器直流單元自啟動控制裝置，智能電能路由器直流單元由輸入側(cè)H橋、輸出側(cè)H橋、高頻變壓器、諧振網(wǎng)絡(luò)、輸入側(cè)直流電源，輸出側(cè)直流電容、負載等構(gòu)成。輸入側(cè)直流電源與輸入側(cè)H橋相串聯(lián)，輸出側(cè)H橋與輸出側(cè)直流電容相連，諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻變壓器在輸入側(cè)H橋和輸出側(cè)H橋之間。諧振網(wǎng)絡(luò)有串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振、串并聯(lián)諧振等形式，或者不加諧振網(wǎng)絡(luò)，采用何種諧振方式與智能電能路由器直流單元的控制策略有關(guān)。
[0019]智能電能路由器直流單元自啟動控制裝置包括第一取能線圈、第二取能線圈、輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)H橋控制電路。輸入側(cè)H橋控制電路由第一取能線圈供電，第一取能線圈高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元輸入電源的正端相連，第一取能線圈高壓側(cè)負端與所述輸入電壓的負端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)正端與輸入側(cè)H的正端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)負端與輸入側(cè)H橋的負端相連。輸出側(cè)H橋控制電路由第二取能線圈供電，第二取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元輸出側(cè)直流電容的正端相連，第二取能線圈的高壓側(cè)負端與所述輸出側(cè)直流電容的負端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)正端與輸出側(cè)H橋控制電