[发明专利]前级并联后级并联型模块化AC‑DC‑DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子系统集成技术领域，尤其涉及前级并联后级并联型模块化AC-DC-DC变换器及运行方式。

背景技术

大容量整流器可以用于电动汽车充电、分布式发电系统、电力机车牵引系统等。由于受到电力电子器件功率等级的限制，单个功率器件往往不能满足大电流应用的需求，而并联技术可以很好地弥补功率半导体载流能力有限的缺点。目前并联技术主要有器件级并联、线路级并联与装置级并联。器件在伏安特性、开通时间、恢复电荷等方面的分散性会影响它们直接并联时的电流均衡，为解决器件并联时的静态和动态均流问题，需要在特性的选配、栅(门)极的触发、均流电路等方面采取一定的措施。线路级并联是指各并联桥臂中点串联电抗器后再进行并联，这种并联方式结构简单，但是电抗器体积、重量、成本较高。采用电力电子系统集成技术的装置级并联将控制器一并集成到各并联单元中，系统的灵活性很高，利于进行简单组合，是应用于大容量整流器的主流选择。

为了消除电力电子变换器引起电网谐波含量又能自由调节系统输出直流电压，整个变换器由前后两级构成，前级为并联型PWM整流器，后级为并联型DC-DC变换器。若系统中各并联单元电路参数不一致，势必会引起前端输入电流不均与后端输出电流不均。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种前级并联后级并联型模块化AC-DC-DC变换器。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种前级并联后级并联型模块化AC-DC-DC变换器，包含一个并联型PWM整流器与一个并联型DC-DC变换器，所述并联型PWM整流器由n个整流单元i构成，各整流单元输入端相互并联，i＝1，2…n；在整流单元i输入侧的两条交流支路中分别串联滤波电感L_i1与L_i2；由带反并联续流二极管的全控开关管S_i1，S_i2，S_i3与S_i4构成H桥拓扑，此H桥两个输入端点分别与滤波电感L_i1与L_i2一端相连，H桥两个输出端点间跨接一个滤波电容C_i；所述并联型DC-DC变换器由n个DC-DC变换器i构成，各DC-DC变换器输出端相互并联，i＝1，2…n；在DC-DC变换器i中，由带反并联续流二极管的全控开关管K_i1，K_i2，K_i3与K_i4构成H桥拓扑，此H桥输入侧两个端点分别与滤波电容C_i两端相连，输出侧与高频变压器T_i原边相连；由四个功率二极管D_i1，D_i2，D_i3与D_i4构成整流桥，整流桥输入侧与高频变压器T_i副边相连，整流桥输出侧跨接由滤波电感L_fi与滤波电容C_fi构成的低通滤波器后作为变换器的输出。

本发明进一步提供了基于前述前级并联后级并联型模块化AC-DC-DC变换器的控制方法，对所述并联型PWM整流器的运行控制包括以下步骤：

(1)检测电网电压的相位(V_g/|V_g|)、整流单元i输出电压V_i与输入电流i_Ii，i＝1，2…n；

(2)给定总输出直流电压V_ref与总输出电压之差作为电压调节器G_v的输入；

(3)G_v的输出与电网电压的相位(V_g/|V_g|)相乘作为各整流单元输入电流给定值的主要分量i_gref0；

(4)求出并联型PWM整流器总输入电流后算出平均输入电流I；

(5)平均输入电流I与整流单元i输入电流i_Ii作差后作为均流调节器G_Ci的输入，i＝1，2…n；

(6)整流单元i均流调节器G_Ci的输出与输入电流给定值的主要分量i_gref0相加之后，再与输入电流i_Ii作差后的结果作为整流单元i电流调节器G_Ii的输入；