前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化ac-dc-dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化 AC-DC-DC變換器及運(yùn)行方式。
【背景技術(shù)】
[0002] 大容量整流器可以用于電動(dòng)汽車充電、分布式發(fā)電系統(tǒng)、電力機(jī)車牽引系統(tǒng)等。由 于受到電力電子器件功率等級的限制，單個(gè)功率器件往往不能滿足大電流應(yīng)用的需求，而 并聯(lián)技術(shù)可以很好地彌補(bǔ)功率半導(dǎo)體載流能力有限的缺點(diǎn)。目前并聯(lián)技術(shù)主要有器件級并 聯(lián)、線路級并聯(lián)與裝置級并聯(lián)。器件在伏安特性、開通時(shí)間、恢復(fù)電荷等方面的分散性會(huì)影 響它們直接并聯(lián)時(shí)的電流均衡，為解決器件并聯(lián)時(shí)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)均流問題，需要在特性的 選配、柵（門）極的觸發(fā)、均流電路等方面采取一定的措施。線路級并聯(lián)是指各并聯(lián)橋臂中點(diǎn) 串聯(lián)電抗器后再進(jìn)行并聯(lián)，這種并聯(lián)方式結(jié)構(gòu)簡單，但是電抗器體積、重量、成本較高。采用 電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的裝置級并聯(lián)將控制器一并集成到各并聯(lián)單元中，系統(tǒng)的靈活性很 高，利于進(jìn)行簡單組合，是應(yīng)用于大容量整流器的主流選擇。
[0003] 為了消除電力電子變換器引起電網(wǎng)諧波含量又能自由調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出直流電壓，整 個(gè)變換器由前后兩級構(gòu)成，前級為并聯(lián)型PWM整流器，后級為并聯(lián)型DC-DC變換器。若系統(tǒng)中 各并聯(lián)單元電路參數(shù)不一致，勢必會(huì)引起前端輸入電流不均與后端輸出電流不均。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種前級并聯(lián)后級并 聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器。
[0005] 為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] 提供一種前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器，包含一個(gè)并聯(lián)型PWM整流 器與一個(gè)并聯(lián)型DC-DC變換器，所述并聯(lián)型PffM整流器由η個(gè)整流單元i構(gòu)成，各整流單元輸 入端相互并聯(lián)，i = 1，2···η;在整流單元i輸入側(cè)的兩條交流支路中分別串聯(lián)濾波電感L11與 L12;由帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的全控開關(guān)管S11，S12，S13與S 14構(gòu)成H橋拓?fù)?，此H橋兩個(gè)輸入端 點(diǎn)分別與濾波電感L11與L12-端相連，H橋兩個(gè)輸出端點(diǎn)間跨接一個(gè)濾波電容C 1;所述并聯(lián)型 DC-DC變換器由η個(gè)DC-DC變換器i構(gòu)成，各DC-DC變換器輸出端相互并聯(lián)，i = 1，2···η;在DC-DC變換器i中，由帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的全控開關(guān)管Kil，Ki2，K i3與Ki4構(gòu)成H橋拓?fù)洌薍橋輸 入側(cè)兩個(gè)端點(diǎn)分別與濾波電容(^兩端相連，輸出側(cè)與高頻變壓器1^原邊相連；由四個(gè)功率二 極管D ilJi^Di3與Di4構(gòu)成整流橋，整流橋輸入側(cè)與高頻變壓器Ti副邊相連，整流橋輸出側(cè)跨 接由濾波電感L fi與濾波電容Cfi構(gòu)成的低通濾波器后作為變換器的輸出。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了基于前述前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器的控 制方法，對所述并聯(lián)型PWM整流器的運(yùn)行控制包括以下步驟：
[0008] (1)檢測電網(wǎng)電壓的相位(Vg/|Vg| )、整流單元i輸出電壓Vi與輸入電流in，i = l， 2.·_η;
[0009] ( 2 )給定總輸出直流電壓Vrrf與總輸出電壓之差作為電壓調(diào)節(jié)器Gv的輸入；
[0010] ⑶Gv的輸出與電網(wǎng)電壓的相位(Vg/|Vg I )相乘作為各整流單元輸入電流給定值的 主要分量igrefO;
[0011] (4)求出并聯(lián)型PffM整流器總輸入電流后算出平均輸入電流I;
[0012] (5)平均輸入電流I與整流單元i輸入電流in作差后作為均流調(diào)節(jié)器輸入，i =1，2··_η;
[0013] (6)整流單元i均流調(diào)節(jié)器Gci的輸出與輸入電流給定值的主要分量igrefo相加之 后，再與輸入電流in作差后的結(jié)果作為整流單元i電流調(diào)節(jié)器Gn的輸入；
[0014] (7)電流調(diào)節(jié)器Gll的輸出與三角載波比較得到整流單元i全控開關(guān)管Su，S l2，Sl3與 Si4的驅(qū)動(dòng)信號。
[0015] 本發(fā)明還提供了基于前述前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器的控制方 法，對所述DC-DC變換器運(yùn)行控制包括以下步驟：
[0016] (1)采樣并聯(lián)型DC-DC變換器輸出電壓Vd以及各并聯(lián)單元的輸出電流i0l;
[0017] (2)給定直流輸出電壓VDref與輸出電壓Vd作差后的結(jié)果作為電壓調(diào)節(jié)器Gdv的輸 入；
[0018] (3)GDV的輸出作為DC-DC變換器i電流調(diào)節(jié)器Gm給定輸入的主要分量i DrefQ，i = l， 2.·_η;
[0019] ⑷求出DC-DC變換器輸出總電流后算出平均輸出電流Id;
[0020] (5)平均輸出電流Id與DC-DC變換器i輸出電流iDi作差后作為均流調(diào)節(jié)器G DCi的輸 入；
[0021] (6)均流調(diào)節(jié)器Gdc1的輸出與電壓調(diào)節(jié)器的輸出iDrefQ相加之后，再與輸出電流i Dl 作差后的結(jié)果作為電流調(diào)節(jié)器Gd1i的輸入；
[0022] (7)電流調(diào)節(jié)器Gm的輸出與三角載波比較得到全控開關(guān)管KuUi3與K i4的驅(qū)動(dòng) 信號。
[0023] 本發(fā)明中，對所述電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器與均流調(diào)節(jié)器，都采用PI調(diào)節(jié)器。
[0024] 本發(fā)明中，對并聯(lián)型PWM整流器與并聯(lián)型DC-DC變換器需同步控制。并聯(lián)型PffM整流 器中各整流單元所用的電路元件參數(shù)以及各DC-DC變換器所用的電路元件參數(shù)盡可能保持 一致。
[0025]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理描述：
[0026] 本發(fā)明以單相交流電壓作為并聯(lián)型PffM整流器的輸入，并聯(lián)型PWM整流器的直流輸 出端作為后級并聯(lián)型DC-DC變換器的輸入;每個(gè)DC-DC變換器通過H橋拓?fù)鋵⑤斎胫绷麟妷?變換為占空比可變的PWM電壓，然后利用高頻變壓器調(diào)節(jié)PWM電壓的幅值，進(jìn)而通過二極管 橋式整流將電壓變換為直流電壓，最后經(jīng)過LC低通濾波器得到穩(wěn)定的直流電壓;每個(gè) DC-DC變換器輸出端相互并聯(lián)。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 本發(fā)明提出的變換器能夠?qū)崿F(xiàn)總輸出直流電壓可調(diào)與輸入輸出均流狀態(tài)，使得系 統(tǒng)在運(yùn)行過程中避免出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中各并聯(lián)單元電路參數(shù)差異引起的并聯(lián)型PWM整流器輸 入電流不均與并聯(lián)型DC-DC變換器輸出電流不均。
【附圖說明】
[0029] 圖1前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器主電路圖；
[0030] 圖2并聯(lián)型PffM整流器各整流單元驅(qū)動(dòng)信號產(chǎn)生框圖；
[0031] 圖3各DC-DC變換器的驅(qū)動(dòng)信號產(chǎn)生框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是，基于前級并聯(lián)后級并聯(lián)型模塊化AC-DC-DC變換器，該系統(tǒng) 包含一個(gè)并聯(lián)型PWM整流器與一個(gè)并聯(lián)型DC-DC變換器。并聯(lián)型PWM整流器由η個(gè)整流單元構(gòu) 成，各整流單元輸入端相互并聯(lián)。在整流單元Ui = 1，2···η)輸入側(cè)的兩條交流支路中分別 串聯(lián)濾波電感Lil與Li2。由帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的全控開關(guān)管Sil，Si2，Si3與Si4構(gòu)成11橋拓?fù)洌?此H橋兩個(gè)輸入端點(diǎn)分別與濾波電感L 11與L12-端相連，H橋兩個(gè)輸出端點(diǎn)間跨接一個(gè)濾波 電容Ci。
[0033] DC-DC變換器i (i = 1，2···η)輸入側(cè)與整流單元i輸出端相連。由帶反并聯(lián)續(xù)流二極 管的全控開關(guān)管Ku，Kl2，Kl3與K14構(gòu)成H橋拓?fù)?，此H橋輸入側(cè)兩個(gè)端點(diǎn)分別與濾波電容匕兩 端相連，輸出側(cè)與高頻變壓器Ti原邊相連。由四個(gè)功率二極管DihDi^Di3與Di4構(gòu)成整流橋， 整流橋輸入側(cè)與高頻變壓器T i副邊相連，整流橋輸出側(cè)跨接由濾波電感Lf i與濾波電容Cf i構(gòu) 成的低通濾波器。每個(gè)DC-DC變換器輸出端相互并聯(lián)。
[0034] 本發(fā)明中級聯(lián)PffM整流器的具體工作過程按如下步驟進(jìn)行：
[0035] 1)檢測電網(wǎng)電壓的相位(VI Vg| )、整流單元i(i = l，2…η)輸出電壓1與輸入電流 in；
[0036] 2)電壓調(diào)節(jié)器Gv的輸入按公式(1)計(jì)算，Vrrf為給定總輸出直流電壓；
[0037]
(1)
[0038] 3)各整流單元輸入電流給定值的主要分量igrefQ按公式(2)計(jì)算；
[0039] igref〇 = Gv的輸出*(Vg/|Vg| ) (2)
[0040] 4)并聯(lián)型PffM整流器輸入平均電流I按公式(3)計(jì)算；