專利名稱：一種兩級變換器的母線調(diào)壓方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兩級變換器，尤其涉及兩級變換器的母線調(diào)壓方法及裝置。
背景技術(shù)：
在電力能源變換中，環(huán)保節(jié)能、綠色能源正得到空前的關(guān)注。在同樣的器件平臺、 同樣的變換拓撲下，怎樣最大限度的提高變換的效率得到了廣泛的研究。典型的兩級變換器電路圖如圖1所示，包括位于第一級連接交流電源的功率因素 校正(Power Factor Correction, PFC)變換器，以下簡稱PFC變換器，及位于第二級的直 流_直流(DCDC)變換器，以下簡稱DCDC變換器；經(jīng)DCDC變換器輸出的電壓經(jīng)直流濾波器 濾波后輸出。早期的兩級變換器的直流母線電壓一般設(shè)置為固定值，即對于規(guī)定范圍內(nèi)任 意的輸入電壓和任意的輸出電壓，其母線電壓都保持不變。常用的母線調(diào)壓方案是建立一元函數(shù)來關(guān)聯(lián)輸出電壓和母線電壓，電路圖如圖2 所示。其中，調(diào)壓用的一元函數(shù)為母線電壓值=Vo (輸出電壓值)，其中一元線性函數(shù)Vo 的功能是在輸出電壓較低時，使得母線電壓也較低，在輸出電壓較高時，使得母線電壓也較 高，如圖3所示，從而使第二級的DCDC變換器工作在最佳工作點。即僅僅只根據(jù)輸出電壓 的大小，調(diào)整母線電壓值，以使得DCDC變換器的效率最高。上述一維母線調(diào)壓方案存在一個缺點，即雖然保證了 D⑶C變換器工作在最佳工 作點，但不能保證PFC變換器工作在最佳工作點，只是在一定程度上提高兩級變換器的效 率，其提高量比較有限，還不能充分挖掘整個兩級變換器的最佳效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種兩級變換器 的母線調(diào)壓方法及裝置，使兩級變換器都工作在較好的工作點，從而實現(xiàn)整機效率的最大 化。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種兩級變換器的母線調(diào)壓方法，用于調(diào)節(jié)由PFC變換器和DOTC變換器組成 的兩級變換器的母線電壓值，其包括以下步驟A、實時采樣PFC變換器的輸入電壓值和D⑶C變換器的輸出電壓值；B、根據(jù)采樣到的輸入電壓值計算得到第一最小母線電壓，根據(jù)采樣到的輸出電壓 值計算得到第二最小母線電壓； C、比較所述第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，將二者中的較大值發(fā)送給兩 級變換器的PFC變換器，作為調(diào)整后的兩級變換器母線電壓值。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓方法，其中，所述步驟B中，所述第一最小母線電壓是在給 定的輸入電壓下，兩級變換器的母線電壓允許的最小值，與輸入電壓的有效值相關(guān)。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓方法，其中，所述步驟C中，所述第二最小母線電壓是在給 定的輸出電壓下，兩級變換器的母線電壓允許的最小值，與DCDC變換器的增益、變壓器的
3匝數(shù)比以及兩級變換器的最大占空比相關(guān)。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓方法，其中，所述步驟C包括C1、比較第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，得到二者中的較大值；C2、判斷當前母線電壓值是否等于所述較大值，在當前的母線電壓值不等于該較 大值時，將母線電壓值調(diào)整為所述較大值。本發(fā)明還提供了 一種兩級變換器的母線調(diào)壓裝置，用于調(diào)節(jié)由PFC變換器和DCDC 變換器組成的兩級變換器的母線電壓值，其中，包括用于實時采集兩級變換器的輸入電壓 值的第一采樣模塊，和用于實時采集兩級變換器的輸出電壓值的第二采樣模塊；還包括，用于根據(jù)采樣的輸入電壓值計算得到第一最小母線電壓的第一計算模塊，及用于 根據(jù)采樣的輸出電壓值計算得到第二最小母線電壓的第二計算模塊；用于比較所述第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，得到其中較大值的比較模 塊；及用于將所述較大值作為調(diào)整后的母線電壓值發(fā)送至兩級變換器的PFC變換器 的信號發(fā)送模塊。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓裝置，其中，還包括用于采樣母線電壓值的第三采樣模 塊；及判斷模塊，用于判斷所述較大值與采樣得到的母線電壓值的是否相等，并在所 述較大值與采樣得到的母線電壓值不相等時，向所述信號發(fā)送模塊發(fā)送傳送命令，將所述 較大值發(fā)送至所述PFC變換器，作為新的母線電壓值。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓裝置，其中，所述兩級變換器為三相輸入的兩級變換器。本發(fā)明所述的母線調(diào)壓裝置，其中，所述兩級變換器為單相輸入的兩級變換器。本發(fā)明兩級變換器的母線調(diào)壓方法及裝置，通過采用二維母線調(diào)壓方案，同時采 集輸入電壓和輸出電壓值，并根據(jù)采集到的輸入電壓值和輸出電壓值，得到最合適的母線 電壓值，實時調(diào)整母線電壓值，使得第一級的PFC變換器和第二級的DCDC變換器都盡量工 作在最佳工作點，從而能充分挖掘整個兩級變換器的最佳效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的兩級變換器電路原理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的采用一維母線調(diào)壓方案的兩級變換器電路原理示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的采用一維母線調(diào)壓方案的兩級變換電路的輸出電壓與母線 電壓關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的采用二維母線調(diào)壓方案的兩級變換器電路原理示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的母線調(diào)壓裝置原理框圖；圖6為本發(fā)明實施例的母線調(diào)壓裝置原理框圖及與兩級變換器電路連接示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的母線調(diào)壓裝置應(yīng)用于單相輸入的兩級變換器的連接原理 示意圖；圖8為本發(fā)明實施例的母線調(diào)壓方法流程圖；圖9為采用本發(fā)明實施例的母線調(diào)壓裝置后兩級變換器的輸出電壓、輸入電壓與母線電壓關(guān)系三維示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合圖示，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細介紹。本發(fā)明較佳實施例的母線調(diào)壓裝置與兩級變換器連接圖如圖4所示，其中母線調(diào) 壓裝置原理框圖如圖5所示，同時參閱圖6，母線調(diào)壓裝置30包括第一采樣模塊31、第二采 樣模塊32、第一計算模塊34、第二計算模塊35、比較模塊37和信號發(fā)送模塊36。其中，第 一采樣模塊31實時采集PFC變換器的輸入電壓值Vin_aC，第二采樣模塊32用于實時采集 DCDC變換器的輸出電壓值Vo_dc;第一計算模塊34根據(jù)采樣的輸入電壓值計算得到第一最 小母線電壓Vdclinkl，取值為Min (Vin (Vin_ac))，第二計算模塊35根據(jù)采樣的輸出電壓值 計算得到第二最小母線電壓Vdclink2，取值為Min(V0(V0_dc))；比較模塊37比較第一最小 母線電壓和第二最小母線電壓，得到其中較大值；信號發(fā)送模塊36將該較大值作為調(diào)整后 的母線電壓值Vdclink發(fā)送至兩級變換器的PFC變換器10。這樣可以根據(jù)采集到的輸入電 壓值和輸出電壓值，得到最合適的母線電壓值，實時調(diào)整母線電壓值，使得第一級的PFC變 換器10和第二級的D⑶C變換器20都盡量工作在最佳工作點。優(yōu)選地，如圖5和圖6所示，母線調(diào)壓裝置30還包括第三采樣模塊33及判斷模塊 38，其中第三采樣模塊33采樣兩級變換器的母線電壓值；判斷模塊38判斷較大值與采樣得 到的母線電壓值的是否相等，并在較大值與采樣得到的母線電壓值不相等時，向信號發(fā)送 模塊36發(fā)送傳送命令，將較大值發(fā)送至PFC變換器10，作為新的母線電壓值。這樣在當前 的母線電壓值與比較得到的較大值相等時，就不用對母線電壓進行調(diào)整。以上實施例中，兩級變換器為三相輸入的兩級變換器?？梢岳斫獾氖?，兩級變換器 也可以為單相輸入的兩級變換器，當采用單相輸入的兩級變換器時，電路連接原理圖如圖7 所示。本發(fā)明的另一實施例中提供了一種兩級變換器的母線調(diào)壓方法，其流程圖如圖8 所示，包括以下步驟步驟S10、實時采樣兩級變換器的輸入電壓值和輸出電壓值；步驟S20、根據(jù)采樣到的輸入電壓值和輸出電壓值，計算得到第一最小母線電壓和 第二最小母線電壓；步驟S30、比較第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，將二者中的較大值發(fā)送給 兩級變換器的PFC變換器，作為調(diào)整后的兩級變換器母線電壓值。優(yōu)選地，步驟S30中，先比較第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，得到二者中 的較大值；再判斷當前母線電壓值是否等于較大值，在當前的母線電壓值不等于該較大值 時，將母線電壓值調(diào)整為較大值。以上二維母線調(diào)壓方案中，所采用的二維函數(shù)如下式(1)所示Vdclink = Max (Min (Vin (Vin_ac))，Min (Vo (Vo_dc)))(1)，其中第一最小母線電壓Vdclinkl，即Min(Vin(Vin_aC))，是在給定的輸入電壓 Vin_ac下，母線電壓Vdclink允許的最小值，它和輸入電壓的有效值相關(guān)；第二最小母線電壓Vdclink2，即Min (Vo (Vo_dc))，是在給定的輸出電壓Vo_dc下， 母線電壓Vdclink允許的最小值，它和DCDC變換器的增益，變壓器匝比，變換器最大占空比Dmax等因素相關(guān)。式(1)中所計算的第一最小母線電壓和第二最小母線電壓的中的較大值，是比較 Min(Vin(Vin_ac))的值和Min (Vo (Vo_dc))的值后，得出的較大值，然后以這個較大值作為 最終的母線電壓值Vdclink。本實施例的母線調(diào)壓裝置后兩級變換器的輸出電壓、輸入電壓與母線電壓關(guān)系三 維示意圖如圖9所示，其中水平面的X軸、Y軸分別代表輸入電壓Vin_dc和輸出電壓Vo_ dc，縱軸Z代表母線電壓Vdclink。從圖9中可以看出，根據(jù)二維函數(shù)式(1)得出的母線電壓Vdclink同時統(tǒng)籌兩級 變換器的輸入電壓和輸出電壓，可以在各種輸入、輸出電壓條件下，同時使第一級的PFC變 換器和第二級的DCDC變換器都盡量工作在最佳工作點。綜上所述，本發(fā)明兩級變換器的母線調(diào)壓方法及裝置，通過采用二維母線調(diào)壓方 案，及同時采集輸入電壓和輸出電壓值，并根據(jù)采集到的輸入電壓值和輸出電壓值，得到最 合適的母線電壓值，實時調(diào)整母線電壓值，使得第一級的PFC變換器和第二級的D⑶C變換 器都盡量工作在最佳工作點，從而能充分挖掘整個兩級變換器的最佳效率。應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種兩級變換器的母線調(diào)壓方法，用于調(diào)節(jié)由PFC變換器和DCDC變換器組成的兩級變換器的母線電壓值，其特征在于，包括以下步驟A、實時采樣PFC變換器的輸入電壓值和DCDC變換器的輸出電壓值；B、根據(jù)采樣到的輸入電壓值計算得到第一最小母線電壓，根據(jù)采樣到的輸出電壓值計算得到第二最小母線電壓；C、比較所述第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，將二者中的較大值發(fā)送給兩級變換器的PFC變換器，作為調(diào)整后的兩級變換器母線電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的母線調(diào)壓方法，其特征在于，所述步驟B中，所述第一最小母 線電壓是在給定的輸入電壓下，兩級變換器的母線電壓允許的最小值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的母線調(diào)壓方法，其特征在于，所述步驟C中，所述第二最小母 線電壓是在給定的輸出電壓下，兩級變換器的母線電壓允許的最小值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的母線調(diào)壓方法，其特征在于，所述步驟C包括C1、比較第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，得到二者中的較大值；C2、如果當前的母線電壓值不等于該較大值時，將母線電壓值調(diào)整為所述較大值。
5.一種兩級變換器的母線調(diào)壓裝置，用于調(diào)節(jié)由PFC變換器和DOTC變換器組成的兩級 變換器的母線電壓值，其特征在于，包括用于實時采集兩級變換器的輸入電壓值的第一采 樣模塊(31)，和用于實時采集兩級變換器的輸出電壓值的第二采樣模塊(32)；還包括，用于根據(jù)采樣的輸入電壓值計算得到第一最小母線電壓的第一計算模塊(34)，及用于 根據(jù)采樣的輸出電壓值計算得到第二最小母線電壓的第二計算模塊(35)；用于比較所述第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，得到其中較大值的比較模塊 (37)；及用于將所述較大值作為調(diào)整后的母線電壓值發(fā)送至兩級變換器的PFC變換器(10) 的信號發(fā)送模塊(36)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的母線調(diào)壓裝置，其特征在于，還包括用于采樣母線電壓值的 第三采樣模塊(33)；及判斷模塊(38)，用于判斷所述較大值與采樣得到的母線電壓值是否相等，并在所述 較大值與采樣得到的母線電壓值不相等時，向所述信號發(fā)送模塊(36)發(fā)送傳送命令，將所 述較大值發(fā)送至所述PFC變換器(10)，作為新的母線電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的母線調(diào)壓裝置，其特征在于，所述兩級變換器為三相輸入 的兩級變換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的母線調(diào)壓裝置，其特征在于，所述兩級變換器為單相輸入 的兩級變換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兩級變換器的母線調(diào)壓方法及裝置，用于調(diào)節(jié)由PFC變換器和DCDC變換器組成的兩級變換器的母線電壓值，其中母線調(diào)壓方法包括步驟A、實時采樣PFC變換器的輸入電壓值和DCDC變換器的輸出電壓值；B、根據(jù)采樣到的輸入電壓值計算得到第一最小母線電壓，根據(jù)采樣到的輸出電壓值計算得到第二最小母線電壓；C、比較第一最小母線電壓和第二最小母線電壓，將二者中的較大值發(fā)送給兩級變換器的PFC變換器，作為調(diào)整后的兩級變換器母線電壓值。本發(fā)明通過采用二維母線調(diào)壓方案，使得第一級的PFC變換器和第二級的DCDC變換器都盡量工作在最佳工作點，從而能充分挖掘整個兩級變換器的最佳效率。
文檔編號H02M7/02GK101860234SQ20101016597
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者呂華軍, 李典林, 顧軍 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司