【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電源，尤其涉及到一種單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
1、車載充電機(jī)(on?board?charger，obc)作為電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，將外部連接的交流電轉(zhuǎn)換為直流電給電動(dòng)汽車電池充電。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，obc裝機(jī)量激增，一方面，大量的ac/dc變換器對(duì)交流電網(wǎng)注入諧波電流，給電網(wǎng)電能質(zhì)量造成損害。另一方面，新能源汽車的發(fā)展對(duì)obc的功率密度、成本和壽命提出更高要求。
2、現(xiàn)有的obc廣泛采用ac/dc變換器級(jí)聯(lián)dc-dc兩級(jí)變換器架構(gòu)，中間母線使用體積較大的電解電容器進(jìn)行功率解耦。ac/dc變換器使用功率因數(shù)校正(power?factorcorrection,pfc)技術(shù)可提高變換器功率因數(shù)(power?factor,pf)，并降低輸入電流總諧波失真(total?harmonic?distortion,thd)。然而，兩級(jí)式變換器架構(gòu)不利于系統(tǒng)高功率密度、壽命和低成本。
3、為實(shí)現(xiàn)obc系統(tǒng)高功率密度、壽命和低成本優(yōu)化，單相單級(jí)式ac/dc變換器拓?fù)涞玫焦I(yè)界的關(guān)注，并迅速成為ocb的研究熱點(diǎn)，單級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以將兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用一級(jí)ac/dc變換器實(shí)現(xiàn)，其中ac/dc變換器作為ac/dc單元，dc-dc變換器作為dc-dc單元，且部分拓?fù)涞膁c-dc單元變壓器原邊開關(guān)管可與ac/dc單元的開關(guān)管復(fù)用，不僅省去了中間母線的解耦合電容，還可省去部分功率器件，從而大幅減小obc的體積和成本，同時(shí)延長(zhǎng)obc的使用壽命。
4、為實(shí)現(xiàn)單相單級(jí)式ac/dc變換
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本專利技術(shù)提出一種單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法。
2、本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，采樣所述ac/dc變換器中的ac/dc變換單元交流側(cè)的輸入電壓vg；在所述輸入電壓vg過零時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)所述ac/dc變換單元的低頻上管和低頻下管切換開關(guān)狀態(tài)，所述開關(guān)狀態(tài)包括導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)；在所述輸入電壓vg過零時(shí)刻前、后的時(shí)段設(shè)置一個(gè)控制區(qū)間θcri，在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)對(duì)高頻上管和高頻下管進(jìn)行pwm控制，以抑制所述交流側(cè)電流失真。
3、優(yōu)選的，在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)對(duì)高頻上管和高頻下管進(jìn)行pwm控制具體包括：根據(jù)所述輸入電壓vg確定高頻上管和高頻下管的占空比，在控制區(qū)間θcri內(nèi)高頻上管和高頻下管的占空比按照d＝1-|vg/vdc|設(shè)置，其中vdc為ac/dc變換單元輸出電壓。
4、優(yōu)選的，所述thd優(yōu)化方法還包括：在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)跟隨所述輸入電壓vg的輸入電壓角度θ調(diào)整所述ac/dc變換器中的dc/dc變換單元的逆變橋與所述整流橋中開關(guān)管的移相角φ。
5、優(yōu)選的，所述移相角φ的獲得方法具體包括：通過采樣電路、增益電路和adc轉(zhuǎn)換器得到輸入電壓數(shù)值v*g、輸入電流數(shù)值i*g和輸出電壓數(shù)值v*0；將所述輸入電壓數(shù)值v*g輸入鎖相環(huán)得到輸入電壓角度θ，再將所述輸入電壓角度θ輸入相位跟隨器的輸入端；將所述輸出電壓數(shù)值v0減去輸出電壓參考值v*o_ref后送控制器1進(jìn)行控制，所述控制器1的輸出連接第一限幅器，所述第一限幅器的輸出值與相位跟隨器的輸出值相乘后得到輸入電流參考i*g_ref，再將所述輸入電流參考i*g_ref減去所述輸入電流數(shù)值i*g輸入控制器1進(jìn)行控制，所述控制器2的輸出連接第二限幅器，所述第二限幅器輸出所述移相角φ。
6、優(yōu)選的，所述優(yōu)化方法還包括：在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)，由占空比調(diào)制信號(hào)mi和ac/dc變換單元載波信號(hào)cq比較產(chǎn)生高頻橋臂pwm控制信號(hào)，所述占空比調(diào)制信號(hào)mi為表示所述輸入電壓vg的輸入電壓角度θ的函數(shù)；在所述控制區(qū)間θcri范圍外，根據(jù)過零點(diǎn)檢測(cè)算法確定所述輸入電壓vg的正負(fù)極性，在輸入電壓vg正半周期時(shí)控制高頻橋臂中一個(gè)開關(guān)管保持導(dǎo)通另一個(gè)開關(guān)管保持截止，在輸入電壓vg負(fù)半周期時(shí)控制高頻橋臂中一個(gè)開關(guān)管保持截止另一個(gè)開關(guān)管保持導(dǎo)通。
7、可選的，所述通過過零檢測(cè)算法確定所述控制區(qū)間θcri具體包括：首先檢測(cè)獲得輸入電壓vg過零時(shí)刻的過零電壓vb2，將過零電壓vb2加上閾值電壓生成上限閾值電壓vb1，將上限閾值電壓vb1對(duì)應(yīng)的電角度記為上限電角度θ1，將過零電壓vb2減去閾值電壓生成下限閾值電壓vb3，將下限閾值電壓vb3對(duì)應(yīng)的電角度記為下限電角度θ3，所述上限閾值電壓vb1至下限閾值電壓vb3之間對(duì)應(yīng)的區(qū)間為所述控制區(qū)間θcri。
8、可選的，所述thd優(yōu)化方法還包括：令逆變橋載波信號(hào)cp和整流橋載波信號(hào)cs之間保持移相角φ；令逆變橋占空比調(diào)制信號(hào)等于0.5，將所述逆變橋占空比調(diào)制信號(hào)與逆變橋載波信號(hào)cp比較后生成逆變橋pwm控制信號(hào)；令整流橋占空比調(diào)制信號(hào)等于0.5×f(θcri)，式中的θcri為所述控制區(qū)間θcri，并且在控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)f(θcri)為|sin(θ1)|，式中的θ1為所述上限電角度θ1，在控制區(qū)間θcri范圍外f(θcri)為|sinθ|，將所述整流橋占空比調(diào)制信號(hào)與所述整流橋載波信號(hào)cs比較后生成整流橋pwm控制信號(hào)。
9、可選的，所述控制器1采用比例p控制器、比例積分pi控制器和2p2z控制器中的任一種；所述控制器2采用比例積分pi控制、pr控制和qpr控制器中的任一種。
10、可選的，復(fù)用所述逆變橋中的橋臂，將所述ac/dc變換單元和逆變橋集成為原邊變換單元，所述原邊變換單元采用全橋型變換單元、半橋型變換單元或帶有中心抽頭變壓器的變換單元中的任一種；當(dāng)所述原邊變換單元采用全橋型變換單元時(shí)，所述原邊變換單元包括通過第一電感l(wèi)1連接輸入電源火線的第一橋臂、通過第二電感l(wèi)2連接輸入電源火線的第二橋臂、連接輸入電源零線的第三橋臂，其中設(shè)置所述第一橋臂和第二橋臂為所述高頻橋臂，設(shè)置所述第三橋臂為所述低頻橋臂；當(dāng)所述原邊變換單元采用半橋型變換單元時(shí)，所述原邊變換單元包括通過第一電感l(wèi)1連接輸入電源火線的第一橋臂、和連接輸入電源零線的第二橋臂，設(shè)置所述第一橋臂為所述高頻橋臂，設(shè)置所述第二橋臂為所述低頻橋臂；當(dāng)所述原邊變換單元采用帶有中心抽頭變壓器的變換單元，所述原邊變換單元包括通過第一電感l(wèi)1連接變壓器第一繞組n1的第一橋臂、和通過第二電感l(wèi)2連接變壓器第二繞組n2的第二橋臂、和連接輸入電源的第三橋臂，其中設(shè)置所述第一橋臂和第二橋臂為所述高頻橋臂，設(shè)置所述第三橋臂為所述低頻橋臂。
11、本專利技術(shù)還設(shè)計(jì)了一種單相單級(jí)式ac/dc變換器，所述變換器包括依次連接的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，包括：采樣所述AC/DC變換器中的AC/DC變換單元交流側(cè)的輸入電壓Vg；
2.如權(quán)利要求1所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)對(duì)高頻上管和高頻下管進(jìn)行PWM控制具體包括：根據(jù)所述輸入電壓Vg確定高頻上管和高頻下管的占空比，在控制區(qū)間θcri內(nèi)高頻上管和高頻下管的占空比按照D＝1-|Vg/Vdc|設(shè)置，其中Vdc為AC/DC變換單元輸出電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述THD優(yōu)化方法還包括：在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)跟隨所述輸入電壓Vg的輸入電壓角度θ調(diào)整所述AC/DC變換器中的DC/DC變換單元的逆變橋與整流橋中開關(guān)管的移相角φ。
4.如權(quán)利要求3所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述移相角φ的獲得方法具體包括：通過采樣電路、增益電路和ADC轉(zhuǎn)換器得到輸入電壓數(shù)值V*g、輸入電流數(shù)值I*g和輸出電壓數(shù)值V*o；將所述輸入電壓數(shù)值V*g輸入鎖相環(huán)
5.如權(quán)利要求4所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法還包括：
6.如權(quán)利要求5所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述通過過零檢測(cè)算法確定所述控制區(qū)間θcri具體包括：首先檢測(cè)獲得輸入電壓Vg過零時(shí)刻的過零電壓Vb2，將過零電壓Vb2加上閾值電壓生成上限閾值電壓Vb1，將上限閾值電壓Vb1對(duì)應(yīng)的電角度記為上限電角度θ1，將過零電壓Vb2減去閾值電壓生成下限閾值電壓Vb3，將下限閾值電壓Vb3對(duì)應(yīng)的電角度記為下限電角度θ3，所述上限閾值電壓Vb1至下限閾值電壓Vb3之間對(duì)應(yīng)的區(qū)間為所述控制區(qū)間θcri。
7.如權(quán)利要求6所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述THD優(yōu)化方法還包括：令逆變橋載波信號(hào)Cp和整流橋載波信號(hào)Cs之間保持移相角φ；令逆變橋占空比調(diào)制信號(hào)等于0.5，將所述逆變橋占空比調(diào)制信號(hào)與逆變橋載波信號(hào)Cp比較后生成逆變橋PWM控制信號(hào)；
8.如權(quán)利要求4所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，所述控制器1采用比例P控制器、比例積分PI控制器和2P2Z控制器中的任一種；所述控制器2采用比例積分PI控制、PR控制和QPR控制器中的任一種。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法，其特征在于，復(fù)用所述逆變橋中的橋臂，將所述AC/DC變換單元和逆變橋集成為原邊變換單元，所述原邊變換單元采用全橋型變換單元、半橋型變換單元或帶有中心抽頭變壓器的變換單元中的任一種；
10.一種單相單級(jí)式AC/DC變換器，所述變換器包括依次連接的AC/DC變換單元、逆變橋、高頻鏈變壓器和整流橋；其特征在于，所述變換器采用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的單相單級(jí)式AC/DC變換器的THD優(yōu)化方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，其特征在于，包括：采樣所述ac/dc變換器中的ac/dc變換單元交流側(cè)的輸入電壓vg；
2.如權(quán)利要求1所述的單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，其特征在于，所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)對(duì)高頻上管和高頻下管進(jìn)行pwm控制具體包括：根據(jù)所述輸入電壓vg確定高頻上管和高頻下管的占空比，在控制區(qū)間θcri內(nèi)高頻上管和高頻下管的占空比按照d＝1-|vg/vdc|設(shè)置，其中vdc為ac/dc變換單元輸出電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，其特征在于，所述thd優(yōu)化方法還包括：在所述控制區(qū)間θcri范圍內(nèi)跟隨所述輸入電壓vg的輸入電壓角度θ調(diào)整所述ac/dc變換器中的dc/dc變換單元的逆變橋與整流橋中開關(guān)管的移相角φ。
4.如權(quán)利要求3所述的單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，其特征在于，所述移相角φ的獲得方法具體包括：通過采樣電路、增益電路和adc轉(zhuǎn)換器得到輸入電壓數(shù)值v*g、輸入電流數(shù)值i*g和輸出電壓數(shù)值v*o；將所述輸入電壓數(shù)值v*g輸入鎖相環(huán)得到輸入電壓角度θ，再將所述輸入電壓角度θ輸入相位跟隨器的輸入端；將所述輸出電壓數(shù)值vo減去輸出電壓參考值v*o_ref后送控制器1進(jìn)行控制，所述控制器1的輸出連接第一限幅器，所述第一限幅器的輸出值與相位跟隨器的輸出值相乘后得到輸入電流參考i*g_ref，再將所述輸入電流參考i*g_ref減去所述輸入電流數(shù)值i*g輸入控制器1進(jìn)行控制，所述控制器2的輸出連接第二限幅器，所述第二限幅器輸出所述移相角φ。
5.如權(quán)利要求4所述的單相單級(jí)式ac/dc變換器的thd優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法還包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉鈞，徐金柱，黃銳，周琛力，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳威邁斯新能源集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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