一种高效隔离ACDC电路、控制器及控制方法、存储介质技术

本发明专利技术公开了一种高效隔离ACDC电路、控制器及控制方法、存储介质，本发明专利技术属于单级型拓扑，包括开关网络、谐振隔离网络、整流网络，三相谐振桥臂分别通过与其连接的三路双向开关向三相交流输入取能，而且输入电流波形跟踪输入电压波形从而实现有源功率因数校正，不仅最大程度的减少了器件数量，大幅提升电源转化效率，而且满足更大功率等级设计及更宽输出电压范围的需求，通过三相交错处理大幅减小输入电流和输出电流纹波，从而可以大幅减少输入和输出端的滤波器，显著提升电源功率密度；进一步地，双向开关的两个开关管跟随所述双向开关所对应的相电压的正负特性分开驱动，可以实现零电压开通，可以进一步大幅提升ACDC转换效率。可以进一步大幅提升ACDC转换效率。可以进一步大幅提升ACDC转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效隔离ACDC电路、控制器及控制方法、存储介质


[0001]本专利技术涉及隔离型ACDC电源领域，尤其涉及一种高效隔离ACDC电路、控制器及控制方法、存储介质。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的迅速发展，实现交流转换直流的隔离型ACDC电源拓扑方案也越来越多，当前大功率、高频开关、电气隔离的ACDC转换拓扑方案通常采用两级的拓扑方案，例如单相交流输入时，前级采用有桥或者无桥的BOOST电路，后级采用LLC电路或者移相全桥电路实现DCDC转换以及高效软开关工作；再例如三相输入时，前级采用三相维也纳电路实现功率因数校准以及交直流转换，后级也同样采用LLC电路或者移相全桥电路实现宽范围直流输出电压和高效率软开关工作。
[0003]三相输入的ACDC隔离电源，采用两级方案，中间需要增加大容值的电解电容，整机的半导体开关器件、以及磁性元件数量多，生产成本高，效率偏低，功率密度同样较低。单级型的ACDC拓扑，可以大幅减小电源的器件数量，降低电源成本，提升电源效率，但是当前单级性的ACDC变换器，控制算法复杂，并且也无法满足更大功率等级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效隔离ACDC电路，其特征在于，包括开关网络(1)、谐振隔离网络(2)和整流网络(3)，所述谐振隔离网络(2)包括三相谐振桥臂，所述开关网络(1)包括与三相交流输入对应的三个开关单元(11、12、13)，每一个所述开关单元(11、12、13)包括与三相所述谐振桥臂对应的三路双向开关，同一所述开关单元(11、12、13)中的各路双向开关的第一端共接至对应的一相交流输入，同一所述开关单元(11、12、13)中的各路双向开关的第二端分别连接各自对应的所述谐振桥臂的输入端，三相所述谐振桥臂分别通过与其连接的三路双向开关向三相交流输入取能，所述谐振桥臂的输出端连接所述整流网络(3)；各路双向开关的发波受控于控制器，所述控制器根据所述开关网络(1)的输入电压、输入电流和所述整流网络(3)的输出电压、输出电流，以所述开关网络(1)的输入电流波形跟踪输入电压波形以及所述整流网络(3)的输出电压、输出电流跟踪各自的给定值为目标，计算发波周期(Ts)以及三个相序在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)，根据所述发波周期(Ts)、三个相序在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)产生各路双向开关的驱动信号，并使得与同一相所述谐振桥臂连接的三路双向开关的互补导通、三相所述谐振桥臂相互错相。2.根据权利要求1所述的高效隔离ACDC电路，其特征在于，所述双向开关是由反向串联的MOS管构成；在每一个所述双向开关的导通时间段内，反向串联的MOS管跟随所述双向开关所对应的相电压的大小以及正负特性轮流进行高频驱动，与当前被高频驱动的MOS管反向串联的其他MOS管同步处于常闭状态或者滞后开通动作。3.根据权利要求1所述的高效隔离ACDC电路，其特征在于，所述整流网络(3)的数量为多个，每个所述整流网络(3)的三个输入端均与三相所述谐振桥臂对应连接；第一个整流网络(3)的正输出端和最后一个整流网络(3)的负输出端构成整个所述ACDC电路的输出，前一个整流网络(3)的负输出端经由一个开关连接后一个整流网络(3)的正输出端；指定的一个整流网络(3)的正输出端分别通过开关连接至其他每一个整流网络(3)的正输出端，指定的一个整流网络(3)的负输出端分别通过开关连接至其他每一个整流网络(3)的负输出端。4.根据权利要求1所述的高效隔离ACDC电路，其特征在于，所述整流网络(3)包括与三相所述谐振桥臂对应的三相整流桥臂，所述整流桥臂包括两个二极管，第一个二极管的正极和第二个二极管的负极共接作为整个所述整流桥臂的输入端，所有整流桥臂的第一个二极管的负极共接作为所述整流网络(3)正输出端，所有整流桥臂的第二个二极管的正极共接作为所述整流网络(3)负输出端，所述整流网络(3)正输出端和负输出端之间连接输出电容；所述谐振桥臂包括谐振电感、谐振电容、变压器，所述谐振电感的第一端作为整个所述谐振桥臂的输入端，所述谐振电感的第二端经由所述谐振电容与变压器的原边连接，变压器的副边连接所述整流桥臂的输入端。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的高效隔离ACDC电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据所述开关网络(1)的输入电压、输入电流和所述整流网络(3)的输出电压、输出电流，以所述开关网络(1)的输入电流波形跟踪输入电压波形以及所述整流网络(3)的输出电压、输出电流跟踪各自的给定值为目标，计算所述双向开关的发波周期(Ts)以及三个相序
在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)；根据所述发波周期(Ts)、三个相序在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)产生各路双向开关的驱动信号，并使得与同一相所述谐振桥臂连接的三路双向开关的互补导通、三相所述谐振桥臂相互错相。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的计算所述双向开关的发波周期(Ts)以及与同一个所述谐振桥臂连接且与三相交流输入对应的三路双向开关在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)，具体包括：对所述开关网络(1)的输入电压中的三相电压进行分析确定三相电压的工作区间信息(Sw)，所述工作区间信息(Sw)包括时段分区(tw)以及每一个时段分区(tw)内：三相电压的最大值(Vh)、中间值(Vm)、最小值(Vl)，最大值(Vh)、中间值(Vm)、最小值(Vl)与具体相序的对应关系，以及三相电压的中间值(Vm)的正负特性；利用所述工作区间信息(Sw)对所述开关网络(1)的输入电流中的三相电流进行分析，确定每一个时段分区(tw)内三相电流的最大值(ih)、中间值(im)、最小值(il)；以所述整流网络(3)的输出电压、输出电流跟踪各自的给定值为目标，产生输出控制环路结果(Piout)；基于所述输出控制环路结果(Piout)与三相电压的最大值(Vh)、中间值(Vm)、最小值(Vl)计算得到输入电压的最高相的给定电流(ihref)、中间相的给定电流(imref)、最低相的给定电流(ilref)；以三相电流的最大值(ih)、中间值(im)、最小值(il)分别对应跟踪最高相的给定电流(ihref)、中间相的给定电流(imref)、最低相的给定电流(ilref)为目标产生输入电压的最高相的电流环路计算结果(Ihpi)、中间相的电流环路计算结果(Impi)、最低相的电流环路计算结果(Ilpi)；根据最高相的电流环路计算结果(Ihpi)、最低相的电流环路计算结果(Ilpi)以及三相电压的中间值(Vm)的正负特性计算得到发波周期(Ts)；根据所述发波周期(Ts)、中间相的电流环路计算结果(Impi)、所述工作区间信息(Sw)，计算三相交流输入的三个相序在同一个发波周期(Ts)内的占空比时间(Da、Db、Dc)。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的对所述开关网络(1)的输入电压中的三相电压进行分析，具体包括：将三相电压和零电压四者按照大小进行比较排序，排序发生变动的时刻代表一个分割点，相邻的两个分割点构成一个时段分区(tw)，记录每一个时段分区(tw)的排序信息。8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的利用所述工作区间信息(Sw)对所述开关网络(1)的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘入铭，孔德成，赵辉，
申请(专利权)人：孔德成赵辉，
类型：发明
国别省市：