一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路，包括：逆变器功率模块和逆变器控制模块，逆变器功率模块和逆变器控制模块连接；逆变器控制模块包括电流传感器、加法器、三个乘法器、减法器、电流调节器、选通器、PWM信号发生器、两个延时器以及四个驱动电路。本发明专利技术使单相临界模式中点箝位逆变器的输出电流在过零处处于开环控制状态，避免电流调节器输出过低引起的输出电流不受控，同时改善了过零处中点箝位逆变器的开关管驱动时序，优化了输出电流的波形质量；单相临界模式中点箝位逆变器的电流过零优化控制电路的控制逻辑简单，易于编程实现；可使单相临界模式中点箝位逆变器具有较低的输出电流总谐波畸变率。具有较低的输出电流总谐波畸变率。具有较低的输出电流总谐波畸变率。

【技术实现步骤摘要】
一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路。

技术介绍

[0002]多电平AC/DC变换器在光伏发电、电动汽车充电等领域发挥着重要的作用。随着第三代半导体器件，如氮化镓和碳化硅器件的广泛应用，AC/DC变换器的开关频率和效率得到了进一步的提高。
[0003]但是，在数百kHz的开关频率下，变换器的开关损耗仍旧较高。为了进一步降低开关损耗，通过控制AC/DC变换器的电感电流处于临界连续模式，可在开关管的死区时间内通过电感和开关管的结电容实现开关器件的零电压开通。在使用SiC器件的条件下，实现零电压开通可降低70％以上的开关损耗，显著提高效率。因此有研究而提出了基于过零检测电路的临界连续模式控制方法，通过ZCD电路控制电感电流处于临界连续模式。同时，为了在整个工频周期内实现开关管的零电压开通，还设置了专用的同步开关延迟关断时间，使得OCB在300kHz的开关频率下仍具有98.5％以上的效率。
[0004]但由于ZCD电路需要具有较高的带宽，因此该方法不太适用于光伏发电等成本敏感性领域。针对三相全桥逆变器，分别提出了基于频率控制的五段式SVPWM方案。然而，它仅能应用于三相系统。对于单相系统，提出了复位电流控制方案和全数字软开关控制方案。但是，目前仍未注意到临界模式下所带来的输出电流过零失真问题。对于单相逆变器来说，过零处的开关频率极高，这将对输出平均电流的控制带来挑战和问题。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术提供了一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路，解决临界模式下所带来的输出电流过零失真问题，对于单相逆变器来说，过零处的开关频率极高，对于输出平均电流的控制带来的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括：
[0009]逆变器功率模块和逆变器控制模块，所述逆变器功率模块和逆变器控制模块连接；
[0010]所述逆变器控制模块包括电流传感器、加法器、三个乘法器、减法器、电流调节器、选通器、PWM信号发生器、两个延时器以及四个驱动电路；
[0011]所述选通器根据当前第三乘法器的输出信号和第二乘法器的输出信号的幅值大小关系，将相应的信号送至PWM信号发生器的一个输入端；
[0012]所述第一延时器和第二延时器根据当前电流调节器的输出信号的幅值大小，将各自的输入信号延时不同的时间后再送出，延时期间内对于延时器的输出信号为零；
[0013]所述PWM信号发生器，根据当前交流电流相位参考信号幅值的大小，利用PWM信号发生器的两个输入信号生成不同的PWM脉冲信号。
[0014]作为本专利技术所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路的一种优选方案，其中：所述电流传感器采样交流负载上的电流i
ac
，并连接减法器的负输入端；交流电流相位参考信号sinωt分别连接第一乘法器的一个输入端和第一加法器的一个输入端；第一乘法器的另一个输入端连接交流电流幅值参考信号I
ref
，第一乘法器的输出端连接减法器的正输入端；
[0015]减法器的输出端连接电流调节器的输入端，电流调节器的输出端连接第三乘法器的一个输入端；第三乘法器的另一个输入端连接导通时间调整系数信号t
c
，第三乘法器的输出端连接选通器的一个输入端；
[0016]第一加法器的另一个输入端连接幅值为1的直流信号，第一加法器的输出端连接第二乘法器的一个输入端，第二乘法器的另一个输入端连接导通时间调整系数信号t
c
，第二乘法器的输出端连接选通器的另一个输入端。
[0017]作为本专利技术所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路的一种优选方案，其中：所述选通器的输出端作为导通时间信号t
on
连接PWM信号发生器的一个输入端，PWM信号发生器的另一个输入端连接关断时间信号t
off
，PWM信号发生器的一号输出端与第一驱动电路连接，得到第一开关管驱动信号u
gs1
；PWM信号发生器的四号输出端第四驱动电路连接，得到第四开关管驱动信号u
gs4
；PWM信号发生器的二号输出端连接第一延时器的输入端，第一延时器的输入端与第二驱动电路连接，得到第二开关管驱动信号u
gs2
；PWM信号发生器的三号输出端连接第二延时器的输入端，第二延时器的输入端与第三驱动电路连接，得到第三开关管驱动信号u
gs3
。
[0018]作为本专利技术所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路的一种优选方案，其中：所述选通器根据当前第三乘法器的输出信号和第二乘法器的输出信号的幅值大小关系，将相应的信号送至PWM信号发生器的一个输入端，包括，
[0019]当第三乘法器的输出信号的幅值大于第二乘法器的输出信号的幅值时，将第三乘法器的输出信号送至PWM信号发生器；
[0020]当第三乘法器的输出信号的幅值小于第二乘法器的输出信号的幅值时，将第二乘法器的输出信号送至PWM信号发生器。
[0021]作为本专利技术所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路的一种优选方案，其中：所述第一延时器和第二延时器根据当前电流调节器的输出信号的幅值大小，将各自的输入信号延时不同的时间后再送出，延时期间内对于延时器的输出信号为零，包括，
[0022]当电流调节器的输出信号的幅值大于零时，则第一延时器的延时时间为20μs，第二延时器的延时时间为0μs；
[0023]当流调节器的输出信号的幅值小于零时，则第一延时器的延时时间为0μs，第二延时器的延时时间为20μs。
[0024]作为本专利技术所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路的一种优选方案，其中：所述PWM信号发生器，根据当前交流电流相位参考信号幅值的大小，利用PWM信号发生器
的两个输入信号生成不同的PWM脉冲信号，包括，
[0025]当交流电流相位参考信号幅值大于零时，则将导通时间信号t
on
的值作为高电平持续时间、关断时间信号t
off
的值作为低电平持续时间，由此产生的脉冲信号由PWM信号发生器的1号输出端输出；
[0026]将关断时间信号t
off
的值作为高电平持续时间、导通时间信号t
on
的值作为低电平持续时间，由此产生的脉冲信号由PWM信号发生器的3号输出端输出；
[0027]PWM信号发生器的2号输出端始终为高电平；PWM信号发生器的4号输出端始终为低电平。
[0028]作为本专利技术所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相软开关逆变器的过零优化控制电路，其特征在于，包括，逆变器功率模块和逆变器控制模块，所述逆变器功率模块和逆变器控制模块连接；所述逆变器控制模块包括电流传感器、加法器、三个乘法器、减法器、电流调节器、选通器、PWM信号发生器、两个延时器以及四个驱动电路；所述选通器根据当前第三乘法器的输出信号和第二乘法器的输出信号的幅值大小关系，将相应的信号送至PWM信号发生器的一个输入端；所述第一延时器和第二延时器根据当前电流调节器的输出信号的幅值大小，将各自的输入信号延时不同的时间后再送出，延时期间内对于延时器的输出信号为零；所述PWM信号发生器，根据当前交流电流相位参考信号幅值的大小，利用PWM信号发生器的两个输入信号生成不同的PWM脉冲信号。2.如权利要求1所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路，其特征在于，所述电流传感器采样交流负载上的电流i
ac
，并连接减法器的负输入端；交流电流相位参考信号sinωt分别连接第一乘法器的一个输入端和第一加法器的一个输入端；第一乘法器的另一个输入端连接交流电流幅值参考信号I
ref
，第一乘法器的输出端连接减法器的正输入端；减法器的输出端连接电流调节器的输入端，电流调节器的输出端连接第三乘法器的一个输入端；第三乘法器的另一个输入端连接导通时间调整系数信号t
c
，第三乘法器的输出端连接选通器的一个输入端；第一加法器的另一个输入端连接幅值为1的直流信号，第一加法器的输出端连接第二乘法器的一个输入端，第二乘法器的另一个输入端连接导通时间调整系数信号t
c
，第二乘法器的输出端连接选通器的另一个输入端。3.如权利要求2所述的单相软开关逆变器的过零优化控制电路，其特征在于，所述选通器的输出端作为导通时间信号t
on
连接PWM信号发生器的一个输入端，PWM信号发生器的另一个输入端连接关断时间信号t
off
，PWM信号发生器的一号输出端与第一驱动电路连接，得到第一开关管驱动信号u
gs1
；PWM信号发生器的四号输出端第...

【专利技术属性】
技术研发人员：施俊佼，姚中原，张宇，严祺慧，孙捷，胡皓，
申请(专利权)人：华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：