本發(fā)明屬于諧振網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電力電子變換器的控制電路。

背景技術(shù)：

1、電力電子變換器提升效率對(duì)于節(jié)能減排、資源利用、成本降低、系統(tǒng)性能提升以及技術(shù)創(chuàng)新等方面都具有深遠(yuǎn)的背景意義。因此，不斷提升電力電子變換器的效率已成為當(dāng)今能源領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一。

2、諧振變換器是一種電力電子變換器，其原理是利用電路諧振的特性，通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路參數(shù)和控制開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換。諧振變換器在能源轉(zhuǎn)換、無(wú)線(xiàn)傳輸、醫(yī)療、汽車(chē)電子、可再生能源和通信等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，能夠提高系統(tǒng)效率、減少能源損耗，因此受到越來(lái)越多領(lǐng)域的重視和應(yīng)用。

3、一個(gè)典型的諧振變換器包括直流電源、逆變器、諧振網(wǎng)絡(luò)、整流濾波網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載。由于諧振網(wǎng)絡(luò)的存在，系統(tǒng)中的無(wú)功功率得到顯著降低，而且諧振變換器能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(zvs)或者零電流開(kāi)關(guān)(zcs)，這有助于減少開(kāi)關(guān)器件的損耗。此時(shí)，系統(tǒng)的損耗主要在于整流環(huán)節(jié)。

4、傳統(tǒng)的整流器采用二極管組成的橋式整流電路，由于二極管存在較高的正向?qū)▔航?，因此這種不控型器件的損耗很高。在追求高效率應(yīng)用時(shí)可以采用同步整流方案，使用全控型器件mos管來(lái)代替二極管，但它的控制非常復(fù)雜，且成本很高，在高頻應(yīng)用中還容易控制失效，帶來(lái)安全問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種電力電子變換器的控制電路，可以降低損耗，提高效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電力電子變換器的控制電路，所述電力電子變換器包括直流電源模塊、逆變器、諧振網(wǎng)絡(luò)、半同步整流器、輸出濾波電路和負(fù)載，所述半同步整流器包括第一二極管、第二二極管、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管；

3、所述控制電路包括同步信號(hào)采樣電路、同步信號(hào)處理電路、控制器、整流器驅(qū)動(dòng)模塊和逆變器驅(qū)動(dòng)模塊，所述同步信號(hào)采樣電路用于對(duì)所述諧振網(wǎng)絡(luò)輸出的高頻電流信號(hào)進(jìn)行采樣，所述同步信號(hào)處理電路用于對(duì)所述同步信號(hào)采樣電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后發(fā)送給所述控制器，所述控制器用于根據(jù)所述采樣數(shù)據(jù)控制所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊分別輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)給所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管，所述控制器還用于控制所述逆變器驅(qū)動(dòng)模塊輸出逆變器控制信號(hào)給所述逆變器；

4、所述根據(jù)采樣數(shù)據(jù)輸出第一控制信號(hào)給所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述采樣數(shù)據(jù)控制所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊分別輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)給所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管包括步驟：

5、將所述諧振網(wǎng)絡(luò)輸出的高頻電流信號(hào)的電流峰值記為ipk，電流均值記為iav，將所述第一控制信號(hào)的占空比記為d1，將所述第二控制信號(hào)的占空比記為d2，d1和d2在滿(mǎn)足約束條件的同時(shí)，還使得所述半同步整流器的總開(kāi)關(guān)損耗最小，使得所述約束條件為：

6、

7、其中，α為積分區(qū)間的角度。

8、進(jìn)一步地，將所述第一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流記為ioff1，將所述第二開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流記為ioff2，則

9、

10、將所述第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗記為ploss1，將所述第二開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗記為ploss2，所述第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗與其關(guān)斷電流ioff1、溫度t1、電壓u1的對(duì)應(yīng)關(guān)系為f1，所述第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗與其關(guān)斷電流ioff2、溫度t2、電壓u2的對(duì)應(yīng)關(guān)系為f2，用下列公式來(lái)表示：

11、

12、將所述半同步整流器的總開(kāi)關(guān)損耗記為ploss，則

13、ploss＝ploss1+ploss2。

14、進(jìn)一步地，根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管在結(jié)溫、電壓為預(yù)設(shè)電壓條件下其開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其關(guān)斷電流ioff1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定結(jié)溫條件下其開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其關(guān)斷電流ioff1、電壓u1的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

15、確定所述第一開(kāi)關(guān)管在預(yù)設(shè)關(guān)斷電流條件下其開(kāi)關(guān)損耗ploss1與溫度t1的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

16、根據(jù)結(jié)溫條件下開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其關(guān)斷電流ioff1、電壓u1的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其溫度t1的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定f1。

17、進(jìn)一步地，所述控制器中預(yù)先存儲(chǔ)的不同取值與d1和d2不同取值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)的當(dāng)前取值確定當(dāng)前d1和d2的當(dāng)前取值。

18、進(jìn)一步地，所述逆變器控制信號(hào)為固定占空比信號(hào)。

19、進(jìn)一步地，所述第一二極管的陰極和所述第二二極管的陰極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器整流后的正極，所述第一開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極和所述第二開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器整流后的負(fù)極，所述第一二極管的陽(yáng)極和所述第一開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極電連接，所述第二二極管的陽(yáng)極和所述第二開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器的兩個(gè)輸入端，所述第一開(kāi)關(guān)管的的柵極或基極、所述第二開(kāi)關(guān)管的柵極或基極均與所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)輸出端電連接。

20、進(jìn)一步地，所述直流電源模塊的輸出端與所述逆變器的輸入端電連接，所述逆變器的輸出端與所述諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端電連接，所述諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述半同步整流器的輸入端電連接，所述半同步整流器的輸出端與所述輸出濾波電路的輸入端電連接，所述輸出濾波電路的輸出端與所述負(fù)載電連接。

21、總體而言，本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有有益效果：

22、(1)通過(guò)采用效率優(yōu)化控制方法，可以降低損耗，提高效率。

23、(2)本發(fā)明優(yōu)化了開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流和開(kāi)關(guān)損耗，不僅提升了效率，而且使開(kāi)關(guān)管處在更安全的運(yùn)行模式中，有利于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，所述電力電子變換器包括直流電源模塊、逆變器、諧振網(wǎng)絡(luò)、半同步整流器、輸出濾波電路和負(fù)載，所述半同步整流器包括第一二極管、第二二極管、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管；

2.如權(quán)利要求1所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，將所述第一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流記為ioff1，將所述第二開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流記為ioff2，則

3.如權(quán)利要求2所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管在結(jié)溫、電壓為預(yù)設(shè)電壓條件下其開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其關(guān)斷電流ioff1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定結(jié)溫條件下其開(kāi)關(guān)損耗ploss1與其關(guān)斷電流ioff1、電壓u1的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

4.如權(quán)利要求1所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，所述控制器中預(yù)先存儲(chǔ)的不同取值與d1和d2不同取值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)的當(dāng)前取值確定當(dāng)前d1和d2的當(dāng)前取值。

5.如權(quán)利要求1所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，所述逆變器控制信號(hào)為固定占空比信號(hào)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，所述第一二極管的陰極和所述第二二極管的陰極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器整流后的正極，所述第一開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極和所述第二開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器整流后的負(fù)極，所述第一二極管的陽(yáng)極和所述第一開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極電連接，所述第二二極管的陽(yáng)極和所述第二開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極電連接，構(gòu)成所述半同步整流器的兩個(gè)輸入端，所述第一開(kāi)關(guān)管的的柵極或基極、所述第二開(kāi)關(guān)管的柵極或基極均與所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)輸出端電連接。

7.如權(quán)利要求1所述的一種電力電子變換器的控制電路，其特征在于，所述直流電源模塊的輸出端與所述逆變器的輸入端電連接，所述逆變器的輸出端與所述諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端電連接，所述諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述半同步整流器的輸入端電連接，所述半同步整流器的輸出端與所述輸出濾波電路的輸入端電連接，所述輸出濾波電路的輸出端與所述負(fù)載電連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子變換器的控制電路，所述電力電子變換器包括直流電源模塊、逆變器、諧振網(wǎng)絡(luò)、半同步整流器、輸出濾波電路和負(fù)載，所述半同步整流器包括第一二極管、第二二極管、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管；所述控制電路包括同步信號(hào)采樣電路、同步信號(hào)處理電路、控制器、整流器驅(qū)動(dòng)模塊和逆變器驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制器用于根據(jù)采樣數(shù)據(jù)控制所述整流器驅(qū)動(dòng)模塊分別輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)給所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管；所述第一控制信號(hào)的占空比和所述第二控制信號(hào)的占空比在滿(mǎn)足約束條件的同時(shí)，還使得所述半同步整流器的總開(kāi)關(guān)損耗最小。本發(fā)明通過(guò)效率優(yōu)化控制，可以降低損耗，提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊可青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳海致洋科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2