一种用于在控制电力变换器中使用的控制装置，所述电力变换器适于在高压端与低压端之间执行电力变换。所述控制装置包括：输入部，其被配置用于接收传达所述高压端两端的感测电压、所述低压端两端的感测电压以及通过所述低压端的感测电流的至少一个输入信号；电路，其被配置用于至少部分地基于所述感测电压、所述感测电流以及所述变换器的至少一个电路特性来确定针对所述变换器的目标切换频率、目标死区时间以及目标占空比；以及输出部，其被配置用于释放至少一个输出信号，以令所述变换器根据所述目标切换频率、所述目标死区时间以及所述目标占空比来执行软切换。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电力变换器，并且具体涉及用于电力变换器（包括电压变换 器）的自适应软切换控制。
技术介绍
中、高功率电力变换器（例如，DC-DC电压变换器）具有多种应用，包括在铁路、汽 车、电信以及航空工业中的应用。例如，在电气铁路应用中，可以使用路旁/车载储能系统 在火车出发期间供应电力，并吸收通过再生制动产生的多余电力。储能系统包括被设置在 铁路的牵引线与存储元件（例如，超级电容器组）之间的电压变换器。在电信行业中，网络 基础设施可以至少部分地依赖电池以在冲击性过电压、松垂或局部暂时限制用电的情况下 维持服务连续性，这要求使用电压变换器。在电力行业中，通过布置电池和电压变换器来保 护关键设备和设施免于发生瞬时电力损失。在混合动力车辆中，在车用蓄电池与超级电容 器组之间设置双向电压变换器，以便在常规操作期间为电池充电，同时在再生制动时期期 间为超级电容器组重新充满电。 电压变换器典型地具有两个侧，一侧用于较低电压，而一侧用于较高电压，并在两 者之间变换。将高电压输入变换成低电压输出的电压变换器被称为在降压模式中的操作， 而将低电压输入变换成高电压输出的变换器被称为在升压模式中的操作。在一些情况下， 变换器可以是双向的，这意味着在电流在一个方向上流动时变换器在降压模式中操作，而 在电流反向流动时，在升压模式中操作。 典型地，电压变换器利用了根据特定切换样式进行导通和断开的切换元件，以便 产生期望的输出电压电平，取决于变换器是在升压模式中操作还是在降压模式中操作，所 期望的输出电压电平分别位于高压侧或低压侧。该切换样式的特征在于占空比和切换频 率，可能还有其他参数。 常规切换样式可以产生切换元件的"硬切换"，这是指以下事实：在有高电流流经 切换元件时，该切换元件被断开，或者在切换元件两端有高电压时，该切换元件被导通。这 导致显著的功率损耗和严重的热耗散，这需要相应地设定变换器的尺寸和构造。而且，在这 样的状况下切换可以损坏切换元件。最终结果的是系统庞大，效率受限，成本高昂且寿命减 少。 因此，行业内需要一种控制电压变换器中的切换元件的切换样式的改进的方法。
技术实现思路
本专利技术的宽泛方面试图提供一种自适应软切换控制方案，所述方案能够应用于非 隔离双向DC-DC变换器，例如，单相或多相半桥变换器拓扑。该控制方案试图实现变换器开 关和其他无源部件的高变换效率和低热耗散，在动态宽功率和电压范围上具有可靠且鲁棒 的控制性能。 相应地，第一宽泛方面试图提供一种用于在控制电力变换器中使用的控制装置， 所述电力变换器适于在高电压端与低电压端之间执行电力变换，并且所述控制装置包括： 输入部，其被配置用于接收传达所述高电压端两端的感测电压、所述低电压端两端的感测 电压以及通过所述低电压端的感测电流的至少一个输入信号；电路，其被配置用于至少部 分地基于所述感测电压、所述感测电流以及所述变换器的至少一个电路特性为所述变换器 确定目标切换频率、目标死区时间（target dead time)以及目标占空比；以及输出部，其被 配置用于释放至少一个输出信号，以令所述变换器根据所述目标切换频率、所述目标死区 时间以及所述目标占空比来执行软切换。 第二宽泛方面试图提供一种用于控制电力变换器的方法，所述电力变换器适于在 高电压端与低电压端之间执行电力变换，所述方法包括：确定所述高电压端两端的电压、所 述低电压端两端的电压以及通过所述低电压端的电流；至少部分地基于所述高电压端两端 的电压、所述低电压端两端的电压、通过所述低电压端的电流以及所述变换器的至少一个 电路特性来确定所述变换器的目标切换频率、目标死区时间以及目标占空比；并且释放至 少一个输出信号，以用于令所述变换器根据所述目标切换频率、所述目标死区时间以及所 述目标占空比来执行软切换。 第三宽泛方面试图提供一种存储计算机可读指令的计算机可读存储介质，所述计 算机可读指令在由控制器执行时令所述控制器运行一种控制电力变换器的方法，所述电力 变换器适于在高电压端与低电压端之间执行电力变换，所述方法包括：确定所述高电压端 两端的电压、所述低电压端两端的电压以及通过所述低电压端的电流；至少部分地基于所 述高电压端两端的电压、所述低电压端两端的电压、通过所述低电压端的电流以及所述变 换器的至少一个电路特性来确定所述变换器的目标切换频率、目标死区时间以及目标占空 比；并且释放至少一个输出信号，以用于令所述变换器根据所述目标切换频率、所述目标死 区时间以及所述目标占空比来执行软切换。 第四宽泛方面试图提供一种电力变换系统，包括：变换器，其用于在高电压端与低 电压端之间执行电力变换，所述变换器具有切换元件，所述切换元件能在能控制的时间处 切换成导通和断开，以为所述变换器提供能控制的占空比、能控制的死区时间以及能控制 的切换频率；以及控制器，其包括控制电路，所述控制电路用于控制切换所述变换器的切换 元件的时间，以便实现目标占空比、目标死区时间以及目标切换频率，其中，所述目标占空 比、所述目标死区时间以及所述目标切换频率中的至少一个是响应于所述高电压端和所述 低电压端中的至少一个的两端的电压变化和/或流经的电流变化而随时间变化的。 第五宽泛方面试图提供一种电力变换系统，包括：变换器，其用于在高电压端与低 电压端之间执行电力变换，所述变换器包括：具有第一端子和第二端子的第一切换子电路， 所述第一切换子电路的第一端子连接到所述高电压端的第一端子，所述第一切换子电路包 括第一能控制的切换元件；具有第一端子和第二端子的第二切换子电路，所述第二切换子 电路的第一端子连接到所述第一切换子电路的第二端子，所述第二切换子电路的第二端子 连接到所述高电压端的第二端子，所述第二切换子电路包括第二能控制的切换元件；具有 第一端子和第二端子的电感器，所述电感器的第一端子连接到所述第一切换子电路的第二 端子和所述第二切换子电路的第一端子，所述电感器的第二端子连接到所述低电压端的第 一端子；其中，所述低电压端的第二端子连接到所述第二切换子电路的第二端子和所述高 电压端的第二端子；被配置用于实施方法的控制器，所述方法包括：确定所述高电压端两 端的电压、所述低电压端两端的电压以及通过所述低电压端的电流；至少部分地基于所述 高电压端两端的电压、所述低电压端两端的电压、通过所述低电压端的电流以及所述变换 器的至少一个电路特性来确定所述变换器的目标切换频率、目标死区时间以及目标占空 比；令所述第一切换元件根据所述目标切换频率和所述目标占空比从断开状态切换到导通 状态并回到所述断开状态；令所述第二切换元件从断开状态切换到导通状态并回到所述断 开状态，同时所述第一切换元件处于所述断开状态，其中，在所述第二切换元件切换回到所 述断开状态之后，所述第一切换元件和所述第二切换元件均在所述第一切换元件被切换回 到所述导通状态之前在所述目标死区时间的持续时间内保持处于所述断开状态中。 第六宽泛方面试图提供一种用于在高电压端与低电压端之间执行电力变换的电 力变换器，所述电力变换器包括：具有第一端子和第二端子的第一切换子电路，所述第一切 换子电路的第一端子连接到所述高电压端的第一端子，所述第一切换子电路包括第一切换 元件，所述第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在控制电力变换器中使用的控制装置，所述电力变换器适于在高电压端与低电压端之间执行电力变换，所述控制装置包括：输入部，其被配置用于接收传达所述高电压端两端的感测电压、所述低电压端两端的感测电压以及通过所述低电压端的感测电流的至少一个输入信号；电路，其被配置用于至少部分地基于所述感测电压、所述感测电流以及所述变换器的至少一个电路特性来确定针对所述变换器的目标切换频率、目标死区时间以及目标占空比；以及输出部，其被配置用于释放至少一个输出信号，以令所述变换器根据所述目标切换频率、所述目标死区时间以及所述目标占空比来执行软切换。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：D·吴，K·沃罗诺维茨，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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