一种实现制造技术

本发明专利技术公开了一种实现

【技术实现步骤摘要】
一种实现SWISS整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法


[0001]本专利技术涉及三相交流
/
直流变换器
，尤其是一种实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法
。

技术介绍

[0002]三相脉冲宽度调制
(PWM)
整流器采用全控功率器件，对输入电流波形及相位都能进行很好的控制，可以实现高功率因数，如今已被广泛研究和应用
。SWISS
整流器是一种新型的降压型三相
PWM
整流器，具备高效率
、
高功率因数
、
无输入电流冲击
、
可单级隔离降压变换以及宽输出电压范围等特性，在不间断电源
、
变频调速
、
电动汽车充电
、
大功率照明灯
、
航空电源等广泛的领域有很好的应用前景
。
[0003]为了解决
SWISS
整流器输出直流滤波电感带来的占空比丢失
、
高输入电流
THD、
低功率密度等问题，有文献提出了无直流滤波电感
SWISS
整流器，该整流器工作于漏感电流断续模式
(DCM)
，在这种模式下，需满足高频开关周期大于满载运行时整流器高频开关管调制时长
。
由于整流器为恒定开关频率工作，在中
、
低功率等级运行时，相对于满载时，调制时长所占开关周期比例较小，尤其在较低功率等级运行条件下，变压器漏感电流“窄而尖”，将影响输入电流波形质量，不利于整流器输入电流
THD
的降低
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法，可以有效的降低输入电流
THD
，减小磁性元器件体积，提升功率密度
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤
1、
在一个高频开关周期时间
T
s
内，
SWISS
整流器先由第一高频桥输出电压
u
H
传递能量，后由第二高频桥输出电压
u
L
传递能量，然后进入续流阶段；
[0007]步骤
2、
当漏感电流降为0，即续流阶段结束时，变压器正向磁化结束，
SWISS
整流器立刻进入负向磁化阶段；
[0008]步骤
3、
在负向磁化阶段，由第一高频桥输出电压
u
H
传递能量，后由第二高频桥输出电压
u
L
传递能量，然后进入续流阶段，当漏感电流降为0时，整流器开始进入下一开关周期工作
。
[0009]优选的，步骤2中，
SWISS
整流器工作于漏感电流临界断续状态，即漏感电流降为0时立即开始下一磁化阶段，并且工作于变频控制模式，每一开关周期理想开关频率
f
s_cal
由计算得到，在半个开关周期内，
u
H
传递能量时间为
t
H
，
u
L
传递能量时间为
t
L
，续流阶段时间为
t
D
，并满足：
t
H
+t
L
+t
D
＝
T
s_cal
/2。
[0010]优选的，步骤3中，为实现整流器变频控制，通过检测漏感电流过零状态以辅助指示高频开关周期开始，具体包括如下步骤：
[0011]步骤
31、
控制单元包括门限比较器硬件电路
、FPGA
和
MCU
，采样得到的漏感电流经过门限比较器得到漏感电流过零标志
Zreoc
，将过零标志连接到
FPGA
中；在
FPGA
中设置有每
10ns
增计数器，计数器输出值为
Cnt
，过零标志
Zreoc
置高时将计数器输出值
Cnt
置为零；
[0012]步骤
32、
当计数器输出值
Cnt
为0时，使能
MCU
进行采样与计算，分别对
SWISS
整流器三相输入电压
u
a
、u
b
、u
c
、
直流输出电压
u
o
进行采样，将采样得到的电压
u
a
、u
b
、u
c
经过锁相环计算得到输入电压峰值
U
m
与相位
θ
；根据采样得到的直流输出电压
u
o
与变压器变比
N
，计算得到直流输出电压折合到变压器原边的电压
u
s
＝
Nu
o
；
[0013]步骤
33、
根据输入电压峰值
U
m
与相位
θ
，计算得到该控制周期内第一高频桥输出电压
u
H
与第二高频桥输出电压
u
L
，根据三相输入电流峰值参考值
I
m*
与相位
θ
，计算得到该控制周期内母线的第一电流调制目标
i
H
与第二电流调制目标
i
L
；
[0014]步骤
34、
根据变压器漏感感值
L
r
、
开关周期
T
s
、
第一高频桥输出电压
u
H
与第二高频桥输出电压
u
L
以及第一电流调制目标
i
H
与第二电流调制目标
i
L
，计算得到辅助变量
temp
H
与
temp
L
，进而计算得到该周期理想开关频率
f
s_cal
；
[0015]步骤
35、
根据辅助变量
temp
H
、temp
L
，与理想开关频率
f
s_cal
可以计算得到高频功率管的第一调制时间
t
H
与第二调制时间
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
1、
在一个高频开关周期时间
T
s
内，
SWISS
整流器先由第一高频桥输出电压
u
H
传递能量，后由第二高频桥输出电压
u
L
传递能量，然后进入续流阶段；步骤
2、
当漏感电流降为0，即续流阶段结束时，变压器正向磁化结束，
SWISS
整流器立刻进入负向磁化阶段；步骤
3、
在负向磁化阶段，由第一高频桥输出电压
u
H
传递能量，后由第二高频桥输出电压
u
L
传递能量，然后进入续流阶段，当漏感电流降为0时，整流器开始进入下一开关周期工作
。2.
如权利要求1所述的实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法，其特征在于，步骤2中，
SWISS
整流器工作于漏感电流临界断续状态，即漏感电流降为0时立即开始下一磁化阶段，并且工作于变频控制模式，每一开关周期理想开关频率
f
s_cal
由计算得到，在半个开关周期内，
u
H
传递能量时间为
t
H
，
u
L
传递能量时间为
t
L
，续流阶段时间为
t
D
，并满足：
t
H
+t
L
+t
D
＝
T
s_cal
/2。3.
如权利要求1所述的实现
SWISS
整流器低输入电流总谐波含量的变频控制方法，其特征在于，步骤2与步骤3中，为实现整流器变频控制，通过检测漏感电流过零状态以辅助指示高频开关周期开始，具体包括如下步骤：步骤
31、
控制单元包括门限比较器硬件电路
、FPGA
和
MCU
，采样得到的漏感电流经过门限比较器得到漏感电流过零标志
Zreoc
，将过零标志连接到
FPGA
中；在
FPGA
中设置有每
10ns
增计数器，计数器输出值为
Cnt
，过零标志
Zreoc
置高时将计数器输出值
Cnt
置为零；步骤
32、
当计数器输出值
Cnt
为0时，使能
MCU
进行采样与计算，分别对
SWISS
整流器三相输入电压
u
a
、u
b
、u
c
、
直流输出电压
u
o
进行采样，将采样得到的电压
u
a
、u
b
、u
c
经过锁相环计算得到输入电压峰值
U
m
与相位
θ
；根据采样得到的直流输出电压
u
o
与变压器变比
N
，计算得到直流输出电压折合到变压器原边的电压
u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨子文，曾博，谢少军，陈文明，许津铭，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：