【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，適用于自動導引車、電動汽車等無線充電系統，屬于功率變換領域。
技術介紹
1、無線充電(wireless?power?transfer，wpt)技術廣泛應用于自動導引車、電動汽車等系統的充電裝置。感應式無線充電技術是無線充電實現的主要方式之一，主要包括輸入直流源、逆變器、非接觸變壓器、補償網絡、整流器、濾波器和負載。為了降低逆變器的開關損耗，從而提高系統效率，通常需要實現逆變器的軟開關；對于電壓型逆變器，其軟開關的具體類型是零電壓(zero?voltage?switching，zvs)開通。為了實現電壓型逆變器的zvs開通，逆變器的開通電流即逆變器換相初始時刻的輸出電流的瞬時值大小必須滿足一定要求，因此，在設計過程中需要精確估算逆變器零電壓開通所需最小開通電流的大小。
2、現有的逆變器零電壓開通所需最小開通電流|isw|min的估算方法，主要有兩種：一是將換相期間的逆變器輸出電流視為恒等于開通電流isw，逆變器zvs開通所需最小開通電流大小的估算式為|isw|min＝2cossuin/tdead(如：y.zhang,x.li,s.chen,and?y.tang,“softswitching?for?strongly?coupled?wireless?power?transfer?system?with?90°dual-side?phase?shift,”ieee?trans.ind.electron.,vol.69,no.1,pp.282–292,2022,
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有的逆變器零電壓開通所需最小開通電流|isw|min估算誤差較大的問題，本專利技術提供一種精確的逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法。
2、本專利技術的具體技術方案如下：
3、逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：利用|isw|min＝2.5qoss/(tdead-td(off))估算逆變器零電壓開通所需最小開通電流；式中，qoss為換相第一時段內逆變器輸出電流向mos管寄生電容提供的電荷量，估算式為qoss＝qoss,on+qoss,off，其中，qoss,on為逆變器輸出電流向開通mos寄生電容提供的電荷量，qoss,off為逆變器輸出電流向關斷mos寄生電容提供的電荷量，qoss,on和qoss,off均通過mos管器件手冊給出的電容動態曲線圖估算；tdead為逆變器驅動信號的死區時間，td(off)為mos管的關斷延時；所述換相第一時段為逆變器輸出電壓由-uin變為0的過程，uin為逆變器輸入直流電壓。
4、為使本專利技術的技術方案更加清楚，結合附圖對本專利技術的技術方案作進一步說明。
5、本專利技術的逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，適用的無線充電系統如附圖1所示，包括輸入101直流源、102逆變器、103原邊補償網絡、104非接觸變壓器、105副邊補償網絡、106整流器、107濾波器及108直流負載；所述101直流源為直流電壓源；所述102逆變器為電壓型全橋逆變器；所述103原邊補償網絡為串聯補償或lcc補償等；所述104非接觸變壓器由一個原邊繞組和一個副邊繞組構成，原邊繞組和副邊繞組之間沒有物理接觸；所述105副邊補償網絡為串聯補償、并聯補償、串并補償或lcc補償等；所述106整流器為二極管不控整流器或可控整流器；所述107濾波器為電容濾波或感容濾波；所述108負載為電池或其他直流負載。
6、附圖2為逆變器輸出電壓uab和輸出電流iab波形。t0為逆變器換相初始時刻，t1為換相完成時刻，t2為電流iab由負變正的過零時刻。為了實現逆變器的零電壓開通，必須在t0～t2時段內完成換相，即t0<t1<t2。isw為逆變器開通電流，即換相初始時刻輸出電流iab的瞬時值。換相過程中，輸出電壓uab由-uin變為uin。
7、附圖3為電流iab四種不同的波形情況下的換相過程。換相過程包括兩個時段：第一時段：電壓uab由-uin變為0；第二時段：電壓uab由0變為uin。情形a：換相期間，電流iab恒等于逆變器開通電流isw，兩個時段的時長均為td，則換相時長tcmt等于2td；后面的情形b、情形c及實際情形的換相時長tcmt均以情形a的td為參照。情形b：換相期間(兩個時段)，電流iab線性減小至0，換相期間電流iab的平均值是情況a的一半，則換相時長tcmt等于4td。情形c：第一時段，電流iab恒等于開通電流isw，第二時段，電流iab線性減小至0，則第一時段時長為td，第二時段時長為2td，換相時長tcmt等于3td。實際情形介于情形a和情形c之間，即：第一時段，電流iab近似恒等于開通電流isw，第二時段，電流iab近似線性減小至一半，則換相時長tcmt介于2td和3td之間，本專利技術取換相時長為：
8、tcmt?＝?2.5td?(1)
9、td的計算式為：
10、td?＝?-qoss/isw?(2)
11、式中，qoss為換相第一時段內電流iab向關斷mos寄生電容和開通mos寄生電容提供的電荷量。
12、綜合考慮逆變器的驅動信號死區時間計算精度及零電壓開通的安全裕量，死區時間應滿足：
13、tdead?≥?td(off)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：利用|ISW|min＝2.5Qoss/(tdead-td(off))估算逆變器零電壓開通所需最小開通電流；式中，Qoss為換相第一時段內逆變器輸出電流向MOS管寄生電容提供的電荷量；所述換相第一時段為逆變器輸出電壓由-Uin變為0的過程，Uin為逆變器輸入直流電壓；tdead為逆變器驅動信號的死區時間，td(off)為MOS管的關斷延時。
2.如權利要求1所述逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：式中的電荷量Qoss為Qoss,on與Qoss,off之和；其中，Qoss,on為逆變器輸出電流向開通MOS寄生電容提供的電荷量，Qoss,off為逆變器輸出電流向關斷MOS寄生電容提供的電荷量，Qoss,on和Qoss,off均通過MOS管器件手冊給出的電容動態曲線圖估算；Qoss,on對應開通MOS管的漏源極電壓VDS范圍為Uin～Uin/2，Qoss,off對應關斷MOS管的漏源極電壓VDS電壓范圍為0～Uin/2。
3.如權利要求1所述逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，
4.如權利要求1所述逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：適用的無線充電系統包括輸入直流源、逆變器、原邊補償網絡、非接觸變壓器、副邊補償網絡、整流器、濾波器及直流負載；所述直流源為直流電壓源；所述逆變器為電壓型全橋逆變器；所述原邊補償網絡為串聯補償或LCC補償等；所述非接觸變壓器由一個原邊繞組和一個副邊繞組構成，原邊繞組和副邊繞組之間沒有物理接觸；所述副邊補償網絡為串聯補償、并聯補償、串并補償或LCC補償等；所述整流器為二極管不控整流器或可控整流器；所述濾波器為電容濾波或感容濾波；所述負載為電池或其他直流負載。
...【技術特征摘要】
1.逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：利用|isw|min＝2.5qoss/(tdead-td(off))估算逆變器零電壓開通所需最小開通電流；式中，qoss為換相第一時段內逆變器輸出電流向mos管寄生電容提供的電荷量；所述換相第一時段為逆變器輸出電壓由-uin變為0的過程，uin為逆變器輸入直流電壓；tdead為逆變器驅動信號的死區時間，td(off)為mos管的關斷延時。
2.如權利要求1所述逆變器零電壓開通所需最小開通電流的估算方法，其特征在于：式中的電荷量qoss為qoss,on與qoss,off之和；其中，qoss,on為逆變器輸出電流向開通mos寄生電容提供的電荷量，qoss,off為逆變器輸出電流向關斷mos寄生電容提供的電荷量，qoss,on和qoss,off均通過mos管器件手冊給出的電容動態曲線圖估算；qoss,on對應開通mos管的漏源極電壓vds范圍為uin～uin/2，qoss,off對應關斷m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何廣明，趙一辰，戴花，熊樹，呂康飛，潘建，
申請(專利權)人：淮陰師范學院，
類型：發明
國別省市：
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