[发明专利]应用于ISOP直流变换器的移相PWM控制方法及子模块控制器

说明书

本发明涉及一种应用于ISOP直流变换器的移相PWM控制方法及子模块控制器，在子模块接收到中央控制器下发的PWM基波信号时，根据子模块自身编码对PWM基波信号进行相应的延时形成自身的PWM信号以进行模块间移相，实现了将直流总电流的峰值有效降低，从而有效地减小了电流纹波对母线的影响。

技术领域

本发明具体涉及一种应用于ISOP直流变换器的移相PWM控制方法及子模块控制器，属于高压直流输电领域中，适用于大功率组合式直流变换器的开环控制。

背景技术

伴随着新能源、新电力的发展，直流供电技术在某些领域重新取得了优势。直流供电系统有着传输容量更大、可靠性更高、灵活性更强的特点。直流系统中具备电压变换、能量传递及电能质量调节功能的新型变压器——电力电子变压器得到了越来越多的关注。

该设计应用于560V-20kV变换场合，为了减小每个功率器件的耐压，可以将多个子DC/DC变换单元进行串联，共同承受高电压，即高压侧串联、低压侧并联的ISOP拓扑，单个模块采用LLC谐振电路。由于变换器在启动瞬间需要对高频变压器注入励磁电流及对副边直流母线电容充电，因此启动瞬间有较大的冲击电流。LLC谐振变换器传统的降频软启动方式不适用于该拓扑。

公布号为CN 107104588 A的中国专利申请，公开了一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法，在直流变换器启动后，通过引入内移相角θ，且θ从0逐渐增加到π，输出方波电压占空比从0增加到0.5，使输入侧H桥输出方波电压占空比按照斜坡函数逐渐由0增加到0.5，通过占空比和移相控制协同调节，实现输出侧电容电压平滑建立，抑制了启动电流，减小了对系统的冲击。但是该技术方案是针对一个直流变换器，减小了对于单个直流变换器的启动冲击，而对于具有多个直流变换器的ISOP组合式直流变换器，高压侧直流总电流峰值较大，一旦出现电流波动，就会对母线产生较大影响。

并且，传统控制芯片如DSP，需要执行通信、逻辑处理、控制算法、生成PWM波等多种任务，伴随开关频率的提高执行时间十分紧张，并且对于多模块系统来说，由于多个DSP内部的时钟累积误差，无法做到模块之间的同步性，故利用FPGA并行高速处理的优点实现高频率、高精度的控制。

发明内容

本发明提出了一种基于ISOP直流变换器的移相PWM控制方法及子模块控制器，解决了现有技术中基于ISOP拓扑的组合式直流变换器直流总电流峰值较大，电流波动对直流母线影响较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于ISOP直流变换器的移相PWM控制方法，即控制方法方案一，对于ISOP组合式直流变换器的n个子模块，该方法包括以下步骤：

(1)中央控制器产生两路PWM基波信号，下发给所有子模块控制器；

(2)每个子模块接收下发的PWM基波信号，并将该PWM基波信号作为基准；

(3)接收到PWM基波信号时，根据子模块自身编码对PWM基波信号进行相应的延时形成自身的PWM信号完成模块间移相。

控制方法方案二：在控制方法方案一的基础上，每个子模块进行移相的相位不同。

控制方法方案三：在控制方法方案一的基础上，每个子模块移相的相位比前一子模块的相位多π/n，或者比后一子模块移相的相位少π/n。

控制方法方案四：在控制方法方案一的基础上，生成PWM信号的方法为：直流变换器启动后，在启动时间内，使输入侧H桥输出方波的等效占空比由0逐渐增加到0.5。

控制方法方案五：在控制方法方案四的基础上，中央控制器产生两路PWM基波信号，采用载波与比较值比较的方式生成PWM波，在启动过程中一路比较值保持不变，同时这一路PWM波也保持不变，另一路通过逐步改变比较值的大小，使得两路PWM波产生相位差，使得等效PWM输出输占空比从0逐渐增加到0.5，移相角度平滑递增至两路互补，移相过程结束。