[发明专利]应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法

说明书

本发明公开了一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法，直流变换器启动后，输入侧H桥输出方波电压占空比按照斜坡函数逐渐由0增加到0.5，设定占空比从0到达0.5的时间为启动时间；直流变换器启动后，保持输出侧H桥输出方波电压占空比始终为0.5，直流变换器启动后，在启动时间内，输出给定电压按照斜坡函数从0逐渐增加到额定值，输出给定电压的变化与输入侧H桥输出方波电压占空比的变化保持一致。通过这两种方法的协同控制，可以有效抑制启动时电流冲击和直流电压振荡，系统具备很好的抗扰能力且不需要采用附加的电路和启动电阻，启动逻辑简单。

技术领域

本发明涉及一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法。

背景技术

随着低压分布式发电与储能设备的大量接入，在低压领域直流微电网将是最主要的运行方式。不同于交流配电网，直流配电网中不存在频率波动、功率因数等问题，但不能像交流配网那样通过工频变压器实现电压变换、功率传输与电气隔离，需要依赖于隔离型直流变换器。其实现方式是通过电力电子器件将电能转化为高频电能，再通过高频变压器实现电压变换和电气隔离。常用的隔离型直流变换器包括正激型、反激型、推挽型和全桥型等。其中，双有源桥以其高功率密度、低纹波、功率双向流动和易于实现软开关等优点，被认为是最适合用于直流配网的拓扑。双有源桥拓扑如图1所示。

对于双有源桥的控制通常采用单移相控制、扩展移相控制、双移相控制和谐振控制等方法。对于采用移相控制双有源桥作为直流配网中隔离直流变换器的情况，在系统启动时，电容视为短路状态，系统会有较大的冲击电流。传统的方法具有不足，如：(1)串电阻软启动方法，但该方法会增加损耗，同时机械触点会降低系统可靠性；(2)利用辅助电路的启动方法，但这种方法会增加系统复杂性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法，本发明通过占空比和移相控制协同调节，可以实现输出侧电容电压平滑建立，从而有效抑制启动电流。启动过程简单，无需复杂的逻辑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动控制系统，包括双有源桥隔离直流变换器、PWM信号发生器、单移相控制器和占空比调节器；其中，直流变换器的拓扑结构是采用单移相控制的双有源桥。单移相控制器包括运算器和PI调节器，运算器计算检测的输出直流电压与直流电压给定值之差，该差值输入PI调节器，PI调节器的输出连接到PWM信号发生器；所述占空比调节器输出连接到PWM信号发生器，PWM信号发生器的输出连接到双有源桥各个开关管的驱动端。

一种应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动方法，包括以下实施步骤：

(1)直流变换器启动后，输入侧H桥输出方波电压占空比按照斜坡函数逐渐由0增加到0.5，设定占空比从0到达0.5的时间为启动时间；

(2)直流变换器启动后，保持输出侧H桥输出方波电压占空比始终为0.5；

(3)直流变换器启动后，在启动时间内，输出给定电压按照斜坡函数从0逐渐增加到额定值，输出给定电压的变化与输入侧H桥输出方波电压占空比的变化保持一致。

直流变换器的拓扑结构是采用单移相控制的双有源桥。

在启动时间内，步骤(1)-步骤(3)同时执行。

所述步骤(1)中，通过引入内移相角θ，且θ从0逐渐增加到π，输出方波电压占空比从0增加到0.5。

所述步骤(1)中，输入侧H桥的驱动信号都是占空比0.5的方波。

进一步的，所述步骤(1)中，输入侧H桥的位于同一边的开关管的驱动信号互补。

所述步骤(2)中，输出侧H桥的驱动信号都是占空比0.5的方波，且位于同一边的开关管的驱动信号互补。