[发明专利]一种双向桥式模块化开关电容AC-AC变流器调控方法

说明书

本发明提出一种双向桥式模块化开关电容AC‑AC变流器调控方法，基于双向桥式模块化开关电容拓扑，通过调整开关管之间的移相时间并优化开关管之间的逻辑时序对开关管进行改进型移相控制策略，解决了已有的开关电容AC‑AC变流器只能实现固定变比调压,调压范围不灵活的固有缺陷；同时，该控制策略解决了因谐振电感回路的引入带来的安全换流问题；此外，在不改变双向桥式模块化开关电容拓扑结构，仅改变变流器的输入输出端口即可切换其升/降压工作状态，实现双向操作。

技术领域

本发明涉及AC-AC变流技术领域，特别涉及一种双向桥式模块化开关电容AC-AC变流器调控方法。

背景技术

开关电容型变流器是一种不含磁性元件的新型变流器,凭借其成本低、尺寸小、集成度高、效率高和功率密度高等优点在新能源发电、微电网、电力汽车等领域的应用越来越广泛。开关电容变流器也在经过20多年的发展后，相较最早提出的开关电容变流器，已经在拓扑结构、调控方法上都做出了一系列改进，不管是转换效率，还是工作功率都得到了极大提高，但是现有的大部分开关电容变流器，都存在输出电压变比调节能力弱的缺点，若要实现调节功能，只能通过级联的方式来实现。级联方式虽然在一定程度上克服了变流器输出电压变比调节能力弱的缺点，但其并没有改变变流器的本质原理，通过级联方式只能得到n(n＝2,3,4……)倍未级联前变流器的电压变比，不能对电压变比进行自由调节，除此之外，通过级联来增大输出电压变比的方式会对硬件成本造成很大的影响。实际所使用的准H桥电路，其开关管的开通/关断状态切换会因寄生电容产生延迟，因此控制策略会在互补开关管切换时添加死区时间防止直通导致的电流尖峰，但死区时间会使得电路中杂散电感缺乏放电回路，导致电压尖峰。

为了解决开关电容变流器输出电压调节能力弱的问题和死区时间内寄生电容缺乏放电回路的问题。本发从两方面入手，一是在桥式模块化开关电容拓扑上引入一个感值很小的谐振电感，该谐振电感通常可以通过电路工艺从电路杂散电感中获取，另一方面，在此拓扑的基础上提出了一种全新的改进型移相调控方法。在该类变流器中，通过改变控制信号之间的相位差来实现输出电压的自由调节，且不需要改变拓扑电路的主体结构，只需改变输入端和输出端即可使电路工作在升压模式或降压模式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提出一种双向桥式模块化开关电容AC-AC变流器调控方法，基于双向桥式模块化开关电容拓扑，通过调整开关管之间的移相时间并优化开关管之间的逻辑时序对开关管进行改进型移相控制方法，解决了开关电容AC-AC变流器调压能力不灵活的问题,并同时解决了开关管互补切换过程中引入死区时间防止互补开关管直通、却导致寄生电感或感性负载在死区时间无法续流所产生的新的安全换流问题；同时，在不改变双向桥式模块化开关电容拓扑结构，仅改变变流器的输入输出端口即可切换其升/降压工作状态，实现双向操作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双向桥式模块化开关电容AC-AC变流器调控方法，基于双向桥式模块化开关电容拓扑，通过调整开关管之间的移相时间并优化开关管之间的逻辑时序对开关管进行改进型移相控制；一方面，实现了开关电容AC-AC变流器输出电压的连续调节，另一方面，解决了开关管安全换流的问题，即解决在开关管切换过程中因死区效应带给谐振电感缺乏续流通路的问题。

所述双向桥式模块化开关电容拓扑包括电源、基本开关电容模块、准H桥和谐振电感L_r；