[发明专利]功率变换器的BUS电压均衡调节方法及功率变换器

说明书

本发明提供了一种功率变换器的BUS电压均衡调节方法及功率变化器，该方法包括：将所述功率变换器的多个相电压中正最大相的BUS电压与负最大相的BUS电压之差作为均压环的误差输入计算各相的均压调节占空比；根据主相BUS电压与所有相BUS电压平均值之差确定所述各相驱动占空比的调节方向，其中，所述主相为所述多个相电压中绝对值最大的相；根据所述各相驱动占空比的调节方向和所述各相的均压调节占空比对各相的BUS电压进行均衡调节。

技术领域

本发明涉及开关电源变换技术领域，具体而言，涉及一种功率变换器的BUS电压均衡调节方法及功率变换器。

背景技术

在需求与技术的共同推动下，三相整流器产品体现了高功率密度、高效率、低成本的发展态势。随着能源产品种类的不断扩展，三相供电的直流电源产品也逐渐扩展到充电桩模块、数据中心HVDC模块，功率等级也大大提升了。三相PFC的拓扑大概可分为无源整流，混合整流和有源PFC三大类。早期采用二极管不控整流的电路称为无源整流系统。混合整流系统最典型的应用是在不控整流桥的输入侧注入3次谐波电流来降低THD。但不管是无源整流还是混合整流都存在输入电流谐波含量高，输出电压受制于输入电压的缺陷，目前应用比较多的还是有源PFC电路。

有源PFC可分为三相整流器和单相模块化组合式三相整流器。三相整流器主要有六开关Boost，Vienna整流器，六开关Buck，Swiss整流器。前两者是升压型，后两者为降压型，升压型电路可采用更高的母线电压，效率更高，是最常用的三相整流拓扑。其中Vienna整流器采用3电平结构降低了器件应力和磁件体积，相比六开关Boost具有更高的效率和功率密度，是目前业界普遍使用的一种拓扑结构。采用模块化的单相电路组合成的三相变换器可以实现所有开关器件应力统一，每相采用H桥结构通过星型或者三角型连接组成三相变换器，整个变换器的效率就取决于每个功率变换单元的效率水平，当所有器件开关的应力等级都得到降低，其性能必然会优于现有的三相整流器。单相模块化组合变换技术可以将三相整流器的转换效率提升到98％，宽带隙器件和SMD功率器件的应用可以提升开关频率，降低功率器件和磁件的体积，提升整机功率密度，从而降低整机成本。

无论是两BUS的Vienna等传统整流器还是三BUS的单相模块化组合式三相整流器，都存在BUS不均压问题。由于各相硬件参数存在差异，或者当负载不对称、三相输入电压不平衡时，BUS电压都会存在不均衡的情况。BUS电压不均衡会导致整机输出纹波过大，各项输入指标变差，甚至会使得电压较高的那一路BUS电压超过直流电容和其他开关器件的耐压范围，从而损坏器件。

因此，需要增加一些控制策略来实现各路BUS均压。现有的均压策略分为硬件策略和软件策略。硬件策略是在电路拓扑中增加辅助均压电路，该电路通常由多个开关管、电容、电感等元器件组成，会增加器件成本。现有的软件策略则是在软件中增加均压控制策略，对两路BUS电压采样做差，经过PI环路调节，最终控制各路开关管的通断时间，从而实现两路BUS均压。该方案不需要增加器件成本，但是只适用于两BUS的传统三相整流器，对于拥有三BUS的单相模块化组合式三相整流器并不适用。三个及多个BUS的均压误差计算如果延续两BUS的均压策略，两两做差或者取最大最小BUS电压之差作为均压环路的误差输入，并不能有效地实现BUS均压，甚至会加剧BUS电压的不均衡程度。由于三BUS的单相模块化组合式三相整流器及多BUS的整流拓扑是大功率充电模块未来的发展趋势，三BUS及多BUS拓扑的BUS均压问题又是该类拓扑必将面对的问题。因此，急需一种针对三BUS及多BUS拓扑的BUS均压解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种功率变换器的BUS电压均衡调节方法及功率变换器，以至少解决相关技术中整流电路的BUS均压控制问题。