[发明专利]二极管箝位混合三电平双有源全桥变流器及其控制方法

权利要求书

1.一种二极管箝位混合三电平双有源全桥变流器的控制方法，该二极管箝位混合三电平双有源全桥变流器，包括：输入滤波电容C_inp和C_inn、输出滤波电容C_o、直流电压源、原边二极管箝位混合三电平全桥H₁、副边单相全桥H₂、高频隔离变压器、高频电感L_s和控制器；其中：所述原边二极管箝位混合三电平全桥H₁包括全控开关器件S₁～S₆以及二极管D₁和D₂；其中全控开关器件S₁～S₄与二极管D₁和D₂组成一个二极管箝位三电平桥臂，全控开关器件S₅和S₆组成一个两电平桥臂；所述副边单相全桥H₂包括全控开关器件Q₁～Q₄；所述原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的直流母线的正极分别与对应直流电压源的正极和输入滤波电容C_inp的正极相连，原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的直流母线的负极分别与对应直流电压源的负极和输入滤波电容C_inn的负极相连，原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的二极管中性点与输入滤波电容C_inp和C_inn的串联中点相连，原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的交流侧通过高频电感L_s与高频隔离变压器的原边相连；所述副边单相全桥H₂的直流母线的正极分别与对应直流负载的正极以及输出滤波电容C_o的正极相连，副边单相全桥H₂的直流母线的负极分别与对应直流负载的负极以及输出滤波电容C_o的负极相连，副边单相全桥H₂的交流侧与高频隔离变压器的副边相连；所述全控开关器件S₁～S₆的控制信号的输入端和全控开关器件Q₁～Q₄的控制信号的输入端分别与所述控制器对应的开关信号的输出端相连；所述控制器包括采样单元、PI控制器和调制单元，其中：所述采样单元包括两个信号输入端，两个信号输入端分别测量输入电压v_in和输出电压v_out并根据输入电压v_in、输出电压v_out以及高频隔离变压器变比N得到电压传输比M；所述PI控制器根据输入电压v_in和输出电压v_out，得到PI控制器输出x；所述调制单元输出开关控制信号的输出端分别与全控开关器件S₁～S₆和全控开关器件Q₁～Q₄的控制信号的输入端相连，并根据PI控制器输出x和电压传输比M，得到控制开关控制信号输出的控制变量；其特征在于，包括如下步骤：

通过控制器的采样单元，分别测量输入电压v_in和输出电压v_out，设置高频隔离变压器变比N，计算电压传输比M；

设置控制器的PI控制器参数k_p和k_i，计算PI控制器输出x；

将电压传输比M和PI控制器输出x分别输出至控制器的调制单元，计算移相控制量；

所述移相控制量为四个，分别为：D_p1、D_p0、D_s0、D_ss；其中：

D_p1控制原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的±v_in电平；

D_p0控制原边二极管箝位混合三电平全桥H₁的0电平；

D_s0控制副边单相全桥H₂的0电平；

D_ss控制原边二极管箝位混合三电平全桥H₁与副边单相全桥H₂之间的相对移相；

计算相应的四个移相控制量；

-第一种运行工况：即2×Nv_out＜v_in

当0＜x＜2M时，各移相控制量逐一计算如下：

当2M＜x＜1时，各移相控制量逐一计算如下：

当1＜x＜1.5时，各移相控制量逐一计算如下：

-第二种运行工况：即

当0＜x＜2M-1时，各移相控制量逐一计算如下：

当2M-1＜x＜1时，各移相控制量逐一计算如下：

当1＜x＜1.5时，各移相控制量逐一计算如下：

-第三种运行工况：1＜M，即v_in＜Nv_out

当时，各移相控制量逐一计算如下：

当时，各移相控制量逐一计算如下：

当1＜x＜1.5时，各移相控制量逐一计算如下：

根据移相控制量，驱动全控开关器件S₁～S₆和全控开关器件Q₁～Q₄，控制全控开关器件的动作，实现优化运行。