[发明专利]一种通过死区时间自适应提高电力电子变压器效率的方法

说明书

本发明公开了一种通过死区时间自适应提高电力电子变压器效率的方法，通过S1：电力电子变压器各模组采集电路数据；S2：计算最短死区时间限制条件；S3：通过判断开关频率与谐振频率的关系选用相应的公式计算最长死区时间限制条件；S4：对最短死区时间和最长死区时间求平均值，然后设置开关管死区时间，完成电力电子变压器效率的提高。本发明可以在各种负载或者输出电压条件下实现开关管的软开关，提高了系统的运行效率以及可靠性，具有很好的工程实用性。

技术领域

本发明涉及高压电力电子变压器技术领域，一种通过死区时间自适应提高电力电子变压器效率的方法。

背景技术

随着能源互联网概念的提出和我国智能电网相关技术的发展以及推广应用，风能、光伏等可再生能源在现有的能源系统中的比例不断提高。在整个能源互联网中，由于分布式能源比例逐渐增加，对于电能传输管理中的可控要求不断提高，在兼容分布式可再生能源的同时需要对电网的运行状态以及电能质量进行监测与管理，对于整个电网的稳定性提出了更高的要求。目前整个能源系统逐渐趋于智能化，而传统的变压器无法实现上述的功能。

电力电子变压器通过电力电子拓扑进行不同电压等级电压转换，其中高频变压器实现电气隔离的功能。相比较于传统的电力变压器，电力电子变压器不仅能实现交直流转换，同时具有功率因数校正，补偿谐波、无功和继电保护的功能，正在不断发展。电力电子变压器可分为AC/DC、DC/DC以及输出侧各类设备三部分组成。目前DC/DC、部分拓扑可以分为两大类：移相全桥拓扑和谐振式拓扑。谐振式拓扑可以实现变压器原边开关管的零电压导通以及变压器副边开关管的零电流关断，同时谐振电容兼具隔直电容的功能，得到广泛的应用。

但目前的谐振式拓扑在不同的负载或者输出电压条件下，谐振腔内的电流波形会产生变化，可能会出现关断开关管在死区时间内寄生电容无法充电至电源电压，或者由于死区时间过长，即将导通的开关管出现漏源极电压放电至0后又重新充电至电源电压的情况，从而影响开关管零电压导通的实现，在一定负载或输出电压条件下可能会丧失软开关的优点，产生较大的损耗。同时，在开关管工作过程中，其触发脉冲死区时间设置的不合理还可能会产生上下桥臂直通的风险。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提出了一种通过死区时间自适应提高电力电子变压器效率的方法，通过在电力电子变压器工作过程中实时监测各模组的状态变量，动态计算设置合适的开关管触发脉冲死区时间，在整个负载范围或者输出电压范围内均可以实现开关管的软开关，进一步提高了整个电力电子变压器的效率，本方法解决了在一定条件下电力电子变压器效率下降、可靠性不足的问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体包含以下步骤：

步骤1：电力电子变压器各模组控制器以采样频率f_sam实时检测各自模组电路中的输入电压U_in、输出电压U_out、输出电流I_out、谐振电流I_r状态变量，进行电路数据采样；

步骤2：利用检测的谐振电流I_r状态变量计算得出电力电子变压器各模组的最短死区时间限制条件T_dmin；

步骤3：判断开关频率与谐振频率的大小关系，当开关频率小于谐振频率，选用最长死区时间计算公式A，得出电力电子变压器各模组的最长死区时间限制条件T_dmax，最长死区时间限制条件T_dmax在开关频率小于谐振频率时的计算公式A为：