切換開關器件,因而開關頻率是恆定的,由於是軟開關控制,開關頻率可以達到很高,且開關損耗較小。將基於串聯諧振軟開關的多電平逆變器與電壓滯環控制結合起來,可保持開關頻率恆定。易實現輸出電壓的快速、穩定控制。
本發明是針對採用高頻多電平逆變器的串聯諧振dc/dc變換器,該變換器拓撲包括:逆變器將輸入的穩定直流電壓轉換為多種脈衝電平輸出,用來對串聯諧振的幅度進行調整;串聯諧振電路由外加電容器c與變壓器t1的漏感組成,如果變壓器t1的漏感不足。可外加電感,將逆變器輸出的脈衝電平轉換為正弦波形,以便於變壓器t1升壓或降壓;高頻不可控整流器對高頻正弦電壓整流。得到輸出的直流電壓uout。
所提出的多電平逆變器拓撲結構有2種,一種稱為單向多電平逆變器。另一種稱為雙向多電平逆變器。普通逆變器為4個開關器件組成的2個橋臂,輸入1種電平。可輸出3種電平,單向多電平逆變器在普通逆變器前端或後端的一側增加開關管,增加一個開關器件,輸入電平增加一種,輸出電平增加兩種,輸入n種電平,需要一側增加n…1個開關器件,總共需要n+3個開關器件;雙向多電平逆變器是在普通逆變器的基礎上,前端和後端兩側對稱增加開關器件,增加一對開關器件,輸入電平增加一種,輸出電平增加兩種,輸入n種電平,兩側增加2(n…1)個開關器件,總共需要2(n+1)個開關器件。
本發明是透過以下技術方案實現的,本發明包括以下步驟:
1、諧振電流的採集和處理
透過電流互感器或在串聯諧振電路中串入一個小電阻,以電壓的形式測量得到初始諧振電流ires_p,初始諧振電流為實際諧振電流的反向,電壓跟隨器將其反向放大得到ires_in。將放大後的諧振電流ires_in的相位前移ts,前移的時間為控制器器、驅動電路及開關器件切換等延遲時間,以保證開關器件在諧振電流過零點時切換狀態。將前移後的諧振電流ires_s從正弦波形轉換為控制器可識別的脈衝波形ires通入控制器,以檢測過零點,脈衝波形ires的幅值要與控制器的處理電平相同,處理器的電平一般為3。3v或5v。
2、輸出電壓的採集
透過電壓互感器或電阻分壓的方式測量輸出電壓uout,採用電阻分壓的方式還需要透過線性光耦將功率電路與控制電路隔離。
3、電壓比較值的給定
電壓滯環控制分為直接電壓滯環控制和間接電壓滯環控制,直接電壓滯環控制是採集輸出電壓uout,直接與給定的電壓比較值進行比較,將結果輸入控制器;間接電壓滯環控制是輸出電壓uout與給定的參考電壓uref透過調節器,將其結果與給定的電壓比較值進行比較。直接電壓滯環控制的給定電壓比較值根據給定的參考電壓uref和滯環的數量、寬度直接決定,隨輸出電壓uout的變化而變化;間接電壓滯環控制的給定電壓比較值根據調節器的引數和設定的滯環數量、寬度決定,不因輸出電壓的變化而變化。
給定電壓比較值的數量取決於逆變器的輸出電平數。逆變器輸入電平數n,由低到高分別為ui1、ui2、ui3、…、uin。則逆變器輸出電平數(2n+1),由高到低分別為+uin、+uin…1、+uin…2、…、+ui1、0、…ui1、…ui2、…ui3、…、…uin。每種狀態輸出一種電平,因此有(2n+1)種狀態,按輸出電平由高到低分別稱為+n狀態、+(n…1)狀態、+(n…2)狀態、…、0狀態、…1狀態、…2狀態、…3狀態、…、…n狀態,給定電壓比較值的數量為2n,滯環的數量為n。
對於直接電壓滯環控制,環寬由低到高分別為給定的參考電壓uref的2h1%、2h2%、…、2hn%,給定電壓比較值由低到高分別為:u1,u2,…。u2n,則u1=(1…hn%)uref,u2=(1…hn…1%)uref,u3=(1…hn…2%)uref,…,un=(1…h1%)uref,un+1=(1+h1%)uref,un+2=(1+h2%)uref,un+3=(1+h3%)uref。…,u2n=(1+hn%)uref。
對於間接電壓滯環控制,設定調節器的輸出穩定在ur,環寬由低到高分別為ur的2h1%、2h2%、…、2hn%。給定電壓比較值由低到高分別為:u1,u2,…。u2n,則u1=(1…hn%)