[发明专利]用于电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法

说明书

用于电动车充电机的单级式AC‑DC变换器的控制方法，属于电能变换技术领域，本发明为解决现有电动车充电机单级式AC‑DC变换器控制方法存在开关损耗大、电流畸变和电流应力大等问题。本发明在每个锯齿波的起始时刻，采集交流电源输入的电压，通过锁相环获取交流侧电压的幅值、相角和频率；设置交流侧的电流幅值参考值和电流相位参考值；获得调制波的实时相角；获取交流侧电流的实时相角参考值，获取交流侧电流瞬时参考值，与交流侧电流实际值做差后，差值经过比例谐振控制器，输出取绝对值后获得调制波；对极性进行判断，当极性一致时，在单级式AC‑DC变换器的H桥变换器中插入短时反向电压，消除电压尖峰。本发明用于电能变换。

技术领域

本发明涉及一种单级式AC-DC变换器的控制方法，属于电能变换技术领域。

背景技术

随着电动车的日益普及，对电动车充电机的要求也不断提高，尤其是在大功率化、高功率密度以及高效率、长寿命等方面的要求。大功率化的充电机对于缩短电动车充电时间，进而减轻电动车用户的里程焦虑具有重要作用。而高功率密度和高效率、长寿命意味着降低对物理空间的占用，同时降低用户的使用成本。

高频隔离型单级式AC-DC变换器通过一级结构实现AC到DC的变换，无需在直流侧设置大容值电容，而且可以实现所有开关器件的软开关，因此易于大功率化和实现高功率密度、长寿命，在电动车充电系统中具有广阔的应用前景。

对于高频隔离型单级式AC-DC变换器而言，由于隔离变压器漏感的存在，在各个开关周期中需要协调控制各个开关管，以确保始终能够为变压器电流提供续流路径，以避免因电流突变而产生电压尖峰，烧毁功率器件。现有调制策略中对这一问题给出了相应的解决方案，但是均以双极性调制思想为基础，造成所有功率器件处于高频开关状态，导致开关损耗增加，同时会造成交流侧电流的波动增加，需要增加交流侧滤波电感来使其满足相应的并网标准，提高了系统体积和成本。

另外，现有调制策略中，普遍认为调制波的相位与交流侧电压相位一致，忽略二者相位差，导致在调制波和交流侧电压、电流相位不一致的区间，产生电流畸变和大的电流应力。现有方案中并未有对这一问题的解决方案，导致高频隔离型单级式AC-DC变换器的工作性能降低，削弱了其实际应用价值。

发明内容

本发明目的是为了解决现有电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法存在开关损耗大、电流畸变和电流应力大等问题，提供了一种用于电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法。

本发明所述用于电动车充电机的单级式AC-DC变换器的控制方法，该控制方法的具体过程为：

S1、设置锯齿波，在每个锯齿波的起始时刻，采集交流电源输入的电压，通过锁相环获取交流侧电压的幅值、相角和频率；

设置交流侧的电流幅值参考值和电流相位参考值；

S2、根据交流侧电压的幅值、相角、频率、交流侧的电流幅值参考值和电流相位参考值，获得调制波的实时相角；

S3、获取交流侧电流的实时相角参考值，获取交流侧电流瞬时参考值，与交流侧电流实际值做差后，差值经过比例谐振控制器，输出取绝对值后获得调制波；

S4、根据调制波的实时相角和交流侧电流的实时相角参考值对极性进行判断，当极性一致时，在单级式AC-DC变换器的H桥变换器中插入短时反向电压，消除电压尖峰。

优选的，交流侧电压的幅值为U_m，相角为θ_g，频率为ω，交流侧的电流幅值参考值为电流相位参考值为S2所述获得调制波的实时相角的具体方法为：

获取调制波的实时相角θ_con：

其中，L表示交流侧滤波电感的电感值。

优选的，S3所述获取交流侧电流的实时相角参考值的具体方法为：