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专利号: 2021107489061
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复合型交错并联直流变换电路,其特征在于,其包括主DC/DC电路、纹波补偿电路和补能电路,所述主DC/DC电路输入端口构成总输入端口,所述主DC/DC电路输出端口的正端子与纹波补偿电路输出端口的正端子连接,构成总输出端口的正端子,其负端子与纹波补偿电路输出端口的负端子连接,构成总输出端口的负端子;所述补能电路的输出端口与所述纹波补偿电路的输入端口连接,所述纹波补偿电路输入电压维持于低于总输入电压的某一水平Uref,

所述主DC/DC电路包括第一半桥电路和第一滤波电感,所述第一半桥电路包括第一半导体器件和第二半导体器件,所述第一半导体器件第一端构成所述主DC/DC电路输入端口的正端子,第二端分别与第二半导体器件的第一端和所述第一滤波电感的第一端相连,所述第二半导体器件的第二端构成所述主DC/DC电路输入端口的负端子且为主DC/DC电路输出端口的负端子,所述第一滤波电感的第二端构成所述主DC/DC电路输出端口的正端子;

所述纹波补偿电路包括第二半桥电路、第二滤波电感和隔直电容,所述第二半桥电路包括第三半导体器件和第四半导体器件,所述第三半导体器件第一端构成所述纹波补偿电路输入端口的正端子,第二端分别与第四半导体器件的第一端和所述第二滤波电感的第一端相连,所述第四半导体器件的第二端构成所述纹波补偿电路输入端口的负端子且为纹波补偿电路输出端口的负端子,所述隔直电容的第一端与所述第二滤波电感的第二端连接,第二端构成所述纹波补偿电路输出端口的正端子;

所述补能电路为隔离型DC/DC变换电路或不含半导体开关器件的无源分压电路。

2.根据权利要求1所述的复合型交错并联直流变换电路,其特征在于,所述补能电路为隔离型DC/DC变换电路时,包括第一输入端口、输入侧DC‑AC变换器、隔离变压器、输出侧AC‑DC变换器和第一输出端口,所述第一输入端口连接于所述隔直电容两侧,所述第一输出端口连接于所述纹波补偿电路输入端口。

3.根据权利要求1所述的复合型交错并联直流变换电路,其特征在于,所述补能电路为无源分压电路时,包括第二输入端口、第一无源支路、第二无源支路和第二输出端口,所述第一无源支路与第二无源支路串联,所述第一无源支路与第二无源支路串联的一端构成第二输出端口的正端子,另一端构成第二输入端口的正端子;所述第二无源支路不与第一无源支路串联的一端构成第二输入端口的负端子且为第二输出端口的负端子;所述第一无源支路与第二无源支路均仅由若干电阻串联或并联构成,或仅由若干电容串联或并联构成,或由若干电阻和电容串联或并联构成,或仅包含一个电阻,或仅包含一个电容;所述第二输入端口连接于复合型交错并联直流变换电路的输入端口,所述第二输出端口连接于所述纹波补偿电路的输入端口。

4.根据权利要求1所述的复合型交错并联直流变换电路,其特征在于,所述第一半导体器件、第三半导体器件、第四半导体器件为全控型半导体开关器件,所述第二半导体器件为全控型半导体开关器件或二极管。

5.根据权利要求1所述的复合型交错并联直流变换电路,其特征在于,所述主DC/DC电路、纹波补偿电路和补能电路均至少设有1个;所述第一半桥电路和第一滤波电感均设有1个;所述第二半桥电路、第二滤波电感和隔直电容均设有1个。

6.一种利用权利要求1至5之一所述的复合型交错并联直流变换电路的控制方法,其特征在于,对于包含N个主DC/DC电路和1个纹波补偿电路的复合型交错并联直流变换电路,在每个控制周期通过控制方法生成主DC/DC电路和纹波补偿电路的开关信号,所述控制方法包括以下步骤:

S1、根据具体应用场合的控制需求,生成各主DC/DC电路的占空比指令Dk(k=1~N);

S2、实施载波移相调制,生成主DC/DC电路各开关信号;

S3、分别检测当前各主DC/DC电路的输入电压uin及输出电压uo,据此估计当前各主DC/DC电路电感电流之和imain的变化率dimain/dt:其中:L表示各主DC/DC电路第一滤波电感;Sk表示第k个主DC/DC电路中第一半桥电路的开关函数;

S4、若dimain/dt>0,执行步骤S5;否则执行步骤S6;

S5、开通纹波补偿电路的第四功率半导体器件,关断纹波补偿电路的第三功率半导体器件,结束本周期控制;

S6、关断纹波补偿电路的第四功率半导体器件,开通纹波补偿电路的第三功率半导体器件,结束本周期控制。

7.根据权利要求6所述的复合型交错并联直流变换电路的控制方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:

S21、分别令占空比指令D1~DN与N个相位依次相差2π/N、最小值为0、最大值为1、频率为开关频率fs的三角波作比较,若Dk大于第k个三角波,执行步骤S22,否则执行步骤S23,若第二半导体器件为全控型开关器件,则执行步骤S24;

S22、令第k个主DC/DC电路半桥的开关函数Sk=1,即令第一半导体器件开通;

S23、令第k个主DC/DC电路半桥的开关函数Sk=0,即令第一半导体器件关断;

S24、在第一半导体器件开通时,需使第二半导体器件保持关断,而在第一半导体器件关断后,需使第二半导体器件开通。

8.根据权利要求6所述的复合型交错并联直流变换电路的控制方法,其特征在于,还包括所述补能电路为所述隔离型DC/DC变换电路时,在每个控制周期通过以下步骤控制所述隔离型DC/DC变换电路:

S71、采样纹波补偿电路输入端电压;

S72、用纹波补偿电路输入端电压参考值减去S71得到的采样值,得到电压控制误差;

S73、控制误差经过PI控制器,得出隔离型DC/DC变换电路的功率指令;

S74、根据隔离型DC/DC变换电路的功率与电路开关控制信号的关系,得出输入侧DC/AC电路和输出侧AC/DC电路的开关控制信号。