可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，属于电力电子控制技术领域

【技术实现步骤摘要】
可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器


[0001]本专利技术属于电力电子控制
；具体涉及一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器
。

技术介绍

[0002]在电力电子控制
，高功率密度高效率和低成本的变换器更具有竞争力
。
高功率密度高效率电力电子变换器大多采用谐振拓扑实现软开关，谐振电路可以实现原边两个或两个以上的开关管的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断，从而降低开关损耗，提高电力电子变换器的效率和功率密度
。
[0003]高功率密度高效率电力电子变换器的调制方法包括脉冲频率调制
、
脉冲宽度调制
、
脉冲密度调制等
。
脉冲频率调制会导致失谐和环流，进而增加变换器的电阻性损耗，脉冲宽度调制可能破坏软开关条件，增加开关损耗，脉冲密度调制可能引起谐振网络的间谐波振荡
。
总之，现有调制方法存在各种不足和限制，一些谐振变换器为了保持高效率和稳定性放弃了调制能力，仅工作在开环状态，如
LLC DCX
变换器
。

技术实现思路

[0004]针对高功率密度高效率谐振变换器的调制需求，本专利技术提出一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器
。
该变换器工作在定频软开关状态下，具有快速调制响应能力，且避免激发谐振网络的间谐波振荡，适合
SRC、LLC、CLLC
等谐振拓扑在宽负载范围下的闭环控制
。
>[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，包括脉冲密度调制器和全桥变换器；
[0007]脉冲密度调制器包括加法器，用于将脉冲密度指令信号
d
与反馈信号相加产生待量化信号
x
输入量化器；
[0008]量化器，用于根据开关频率同步脉冲
c
的极性将待量化信号
x
量化生成脉冲信号
a
；
[0009]量化噪声反馈回路，用于将脉冲信号
a
输入寄存器中，经过延时产生脉冲信号
b
，脉冲信号
a
和脉冲信号
b
输入异或门后再经过减法器减去待量化信号
x
得到量化误差
e
，量化误差
e
经过数字滤波器后得到反馈信号，反馈信号输入加法器；
[0010]全桥变换器的超前桥臂由开关
S1
和开关
S2
串联组成，滞后桥臂由开关
S3
和开关
S4
串联组成，开关
S1
的开关状态由脉冲信号
a
决定，开关
S3
的开关状态由脉冲信号
b
决定
。
[0011]所述量化器包括比较器，用于将待量化信号
x
经过比较运算输出布尔量
s
，开关频率同步脉冲
c
与布尔量
s
输入第一与门，同时布尔量
s
通过非门后，与脉冲信号
b
输入第二与门，第一与门与第二与门的输出信号通过或门后得到脉冲信号
a。
[0012]进一步，所述比较器内置的比较条件为待量化信号
x
大于
0。
[0013]进一步，所述数字滤波器中设置的传递函数为
NTF(z)
‑1，传递函数满足如下条件：
[0014]1)NTF(∞)
＝1；
2)NTF(1)
＝0；
3)NTF
含有位于
exp(j
π
f/fs)
和
exp(
‑
j
π
f/fs)
的共轭零点；
[0015]其中
fs
为开关频率，
f
为需要消除的间谐波频率
。
[0016]进一步，所述寄存器和数字滤波器均由开关频率同步脉冲
c
的上
、
下沿同步触发
。
[0017]进一步，所述超前桥臂和滞后桥臂并联至直流电压
v
和参考地线之间，超前桥臂的开关节点
A
和滞后桥臂的开关节点
B
之间的电压为逆变器输出电压
u。
[0018]进一步，所述超前桥臂和滞后桥臂的上下两个开关之间均加入预设的死区时间
。
[0019]一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器的工作方法，包括以下步骤：
[0020]寄存器和数字滤波器均由开关频率同步脉冲
c
的上
、
下沿同步触发；
[0021]将脉冲密度指令信号
d
与反馈信号经过加法运算后产生待量化信号
x
；
[0022]待量化信号
x
通过比较运算后产生布尔量
s
，布尔量
s
和开关频率同步脉冲
c
进行“与”运算，同时布尔量
s
经过“非”运算后，与脉冲信号
b
再经过“与”运算，两路经过“与”运算后的输出信号再进行“或”运算后产生脉冲信号
a
；
[0023]脉冲信号
a
经过延时后产生脉冲信号
b
，脉冲信号
a
和脉冲信号
b
进行“异或”运算后再与待量化信号
x
进行减法运算产生量化误差
e
，量化误差
e
经过一个传递函数为
NTF(z)
‑1的数字滤波器后得到反馈信号，反馈信号和脉冲密度指令信号
d
进行减法运算；
[0024]脉冲信号
a
决定开关
S1
的开关状态，开关
S2
的开关状态与开关
S1
相反，脉冲信号
b
决定开关
S3
的开关状态，开关
S4
的开关状态与
S3
相反
。
[0025]进一步，所述脉冲密度指令信号
d
取值为0到1之间的任意实数
。
[0026]进一步，所述脉冲信号
a
延时半个开关周期得到脉冲信号
b。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]本专利技术提供的可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，能够根据谐振网络消除特定频率间谐波，避免激发振荡，保证变换器稳定运行；变换器始终工作在定频软开关状态，不失谐，不产生硬开关，变换效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，其特征在于，包括脉冲密度调制器和全桥变换器；脉冲密度调制器包括加法器，用于将脉冲密度指令信号
d
与反馈信号相加产生待量化信号
x
输入量化器；量化器，用于根据开关频率同步脉冲
c
的极性将待量化信号
x
量化生成脉冲信号
a
；量化噪声反馈回路，用于将脉冲信号
a
输入寄存器中，经过延时产生脉冲信号
b
，脉冲信号
a
和脉冲信号
b
输入异或门后再经过减法器减去待量化信号
x
得到量化误差
e
，量化误差
e
经过数字滤波器后得到反馈信号，反馈信号输入加法器；全桥变换器的超前桥臂由开关
S1
和开关
S2
串联组成，滞后桥臂由开关
S3
和开关
S4
串联组成，开关
S1
的开关状态由脉冲信号
a
决定，开关
S3
的开关状态由脉冲信号
b
决定
。2.
根据权利要求1所述的一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，其特征在于，所述量化器包括比较器，用于将待量化信号
x
经过比较运算输出布尔量
s
，开关频率同步脉冲
c
与布尔量
s
输入第一与门，同时布尔量
s
通过非门后，与脉冲信号
b
输入第二与门，第一与门与第二与门的输出信号通过或门后得到脉冲信号
a。3.
根据权利要求2所述的一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，其特征在于，所述比较器内置的比较条件为待量化信号
x
大于
0。4.
根据权利要求1所述的一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，其特征在于，所述数字滤波器中设置的传递函数为
NTF(z)
‑1，传递函数满足如下条件：
1)NTF(∞)
＝1；
2)NTF(1)
＝0；
3)NTF
含有位于
exp(j
π
f/fs)
和
exp(
‑
j
π
f/fs)
的共轭零点；其中
fs
为开关频率，
f
为需要消除的间谐波频率
。5.
根据权利要求1所述的一种可消除特定频率间谐波的脉冲密度调制全桥变换器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弘昌，陈树欣，方旌扬，彭晶，王科，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：