[发明专利]一种单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法

权利要求书

1.一种单相零电压开关背靠背变流器电路的调制方法，其特征在于：所述单相零电压开关背靠背变流器电路包括整流侧滤波电感L_i，直流侧电容C_dc，逆变侧滤波电容C_o，滤波电感L_o，负载电阻R，和由含并联二极管D_aux的辅助开关S_aux、谐振电感L_r、箝位电容C_c构成的辅助谐振支路以及四组桥臂；每组桥臂由两个包含反并二极管的全控型开关串联构成，其中：第一桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i1、S_i4和D_i1、D_i4，第二桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i2、S_i3和D_i2、D_i3，第三桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_o1、S_o4和D_o1、D_o4，第四桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_o2、S_o3和D_o2、D_o3，所述第一桥臂与第二桥臂的中点通过整流侧滤波电感L_i、单相交流电网连接，第三桥臂与第四桥臂的中点通过逆变滤波电感L_o与逆变滤波电容C_o构成的输出滤波器与负载电阻R相连，负载电阻R与逆变器滤波电容C_o并联，上述四组桥臂上开关的集电极以及下开关的发射极分别与直流母线并联形成桥臂正母线和负母线，辅助谐振支路与直流侧电容C_dc串联接于桥臂正母线和负母线之间，在辅助谐振支路中谐振电感L_r并联在辅助开关S_aux与箝位电容C_c串联的支路两端，各开关S_i1~S_i4、S_o1~S_o4和S_aux的集电极与发射极之间分别并联一个谐振电容C_i1~C_i4、C_o1~C_o4和C_aux；

所述方法包括整流侧主开关比较值计算模块（1）、逆变侧主开关比较值计算模块（2）、辅助开关比较值计算模块（3）、载波信号发生模块（4）、载波信号反向模块（5）、整流PWM产生模块（6）、逆变PWM产生模块（7）、第一比较器（8）、第一上升沿延时模块（9）、第二比较器（10）、第一延时模块（11）、四个或门（12~15），对单相零电压背靠背变流器整流侧主开关S_i1~S_i4、逆变侧主开关S_o1~S_o4以及辅助开关S_aux的零电压开关控制信号进行零电压开关调制；

整流侧主开关比较值计算模块（1）用于产生第一、二桥臂的调制波信号m_g，逆变侧主开关比较值计算模块（2）用于产生第三、四桥臂的调制波信号m_o，辅助开关比较值计算模块（3）用于产生辅助管的占空比信号D_aux以及直通占空比信号D_short，载波信号发生模块（4）用于产生一个下降锯齿波信号V_{saw_down}，其周期为T_s，载波信号反向模块（5）用于产生一个反向的上升锯齿波信号V_{saw_up}，且与输入的下降锯齿波信号同相位，整流PWM产生模块（6）的四个输入依次为整流侧输入电流i_g、调制波信号m_g、下降沿锯齿波V_{saw_down}和上升沿锯齿波V_{saw_up}，输出端分别连接第一或门（12）、第二或门（13）的第一输入端，逆变PWM产生模块（7）的四个输入依次为逆变侧输出电流i_o、调制波信号m_o、下降沿锯齿波V_{saw_down}和上升沿锯齿波V_{saw_up}，输出端分别连接第三或门（14）、第四或门（15）的第一输入端，第一比较器（8）的正向输入为直通占空比信号D_short，负向输入为下降锯齿波信号V_{saw_down}，第一上升沿延时（9）对第一比较器（8）的输出信号进行上升沿延时输出，其输出端分别连接第一或门（12）、第二或门（13）、第三或门（14）、第四或门（15）的第二输入端，第二比较器（10）正向输入为辅管占空比信号D_aux，负向输入为下降锯齿波信号V_{saw_down}，第一延时模块（11）对第二比较器（10）的输出信号进行延时输出作为辅助开关管S_aux的驱动信号V_gaux，第一或门（12）对输入信号进行或运算后作为开关管S_i1、S_i3的驱动信号V_gi1、V_gi3，第二或门（13）对输入信号进行或运算后作为开关管S_i2、S_i4的驱动信号V_gi2、V_gi4，第三或门（14）对输入信号进行或运算后作为开关管S_o1、S_o3的驱动信号V_go1、V_go3，第四或门（15）对输入信号进行或运算后作为开关管S_o2、S_o4的驱动信号V_go2、V_go4，以上模块对单相零电压背靠背变流器整流侧主开关S_i1~S_i4、逆变侧主开关S_o1~S_o4以及辅助开关S_aux的零电压开关控制信号进行零电压开关调制；

所述的辅助开关比较值计算模块（3）产生的占空比信号D_aux、直通占空比信号D_short满足以下关系：

D_aux=U_dc/(U_dc+U_Cc)

D_short=D_aux-T_r1/T_s

其中，U_Cc为箝位电容C_c两端电压，U_dc为直流侧电容C_dc两端的电压，T_r1为两次谐振时间和，，T_s为开关频率。