一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，尤其涉及一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，不同功率等級的高壓輸入開關(guān)型電力電子變換器已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個行業(yè)。為了提高高壓電力電子變換器的性能，必須提高電源的開關(guān)頻率，常用的IGBT雖然耐壓高，但工作頻率較低，故一般采用M0SFET，但MOSFET耐壓值不是很高，容量有限。所以傳統(tǒng)電力電子拓?fù)湓诟邏簣龊系膽?yīng)用受到了一定的限制。電力電子器件耐壓的增加往往伴隨著通流能力的下降和成本的提高。由于功率器件的限制，高壓輸入電源不能與傳統(tǒng)拓?fù)湟粯舆M(jìn)行設(shè)計，需要采用新型的拓?fù)渑浜闲滦偷目刂品椒▽崿F(xiàn)高輸入電壓的變化。通過輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)把交流變換器模塊組合起來可適用于高電壓輸入低電壓大電流輸出型的場合，該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的均壓均功率控制方法通常有相同占空比控制，其缺點是模塊參數(shù)不一致則無法實現(xiàn)均功率。而基于有源輸入電壓控制的方法需要采樣每個模塊的輸入電壓，這種控制比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型為了克服傳統(tǒng)控制方法的不足，提出了一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置，所述輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置的主電路如圖1所示，由η個相同的AC-DC變換器子模塊通過輸入端串聯(lián)、輸出端并聯(lián)的形式構(gòu)成，其中η為2或者2以上數(shù)字。如圖2所示，AC-DC變換器子模塊由四對反向串聯(lián)的MOS管共同構(gòu)成的全橋式周波變換器、高頻變壓器和橋式整流濾波電路組成，高頻變壓器原邊為由四對反向串聯(lián)的MOS管共同組成的全橋式周波變換器，Qla, Qlb, Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b為MOS管，其中Qla、Qlb、Q3a、Q3b構(gòu)成全橋式周波變換器超前橋臂，Q2a、Q2b、Q4a、Q4b構(gòu)成全橋式周波變換器滯后橋臂，在全橋式周波變換器的超前臂的中點和全橋式周波變換器滯后臂的中點之間接入一個串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，所述LC網(wǎng)絡(luò)由一個電感和一個電容串聯(lián)而成，電感和電容位置可以互換，T為高頻變壓器，高頻變壓器副邊為由四個二極管及電感、電容組成的橋式整流濾波電路。
[0004]該輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置使用輸出電流交叉反饋控制，不需要采樣每個輸入模塊的輸入電壓，即使在模塊參數(shù)不一致時也能實現(xiàn)模塊之間良好的功率均分。如圖3所示Vraf為AC-DC變換器子模塊輸出電壓給定信號；Vcif為輸出電壓反饋信號；GVC1為電壓調(diào)節(jié)器；Vciut為電壓調(diào)節(jié)器輸出，也是各個模塊輸出電流的給定信號；ifl，if2，…，1分別為對應(yīng)的各個模塊的電感電流反饋信號；G i為電流誤差調(diào)節(jié)器Aciutl, Xout2,Xout3,…，Xciutn分別為各個對應(yīng)模塊的調(diào)制信號；κ為占空比產(chǎn)生環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，為載波峰值的倒數(shù)；山，(12，…，屯為各個模塊對應(yīng)的輸出占空比信號。從圖中可以看出，η個模塊中的任意一個電流反饋信號，為其他各個模塊電流之和，而非本模塊的電流。AC-DC變換器子模塊中全橋式周波變換器的給定電壓Vraf與輸出電壓反饋V。4目減送給電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器Gv。輸出的值作為η個全橋式周波變換器的電流給定，對于任一全橋式周波變換器，電流給定與其他所有AC-DC變換器子模塊的輸出電流采樣之和相減送給各個電流誤差調(diào)節(jié)器G1，各個電流誤差調(diào)節(jié)器G1輸出的值作為調(diào)制波產(chǎn)生PffM信號通過K占空比產(chǎn)生環(huán)節(jié)，控制各個模塊全橋式周波變換器輸出，整個輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置采用輸出電流交叉反饋的控制方式，使各個AC-DC變換器子模塊輸出電流相等，從而使得各個AC-DC變換器子模塊的輸入電壓均等，最終實現(xiàn)各個子模塊之間的功率均分。
【附圖說明】
[0005]圖1是輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器結(jié)構(gòu)圖。
[0006]圖2是AC-DC變換器子模塊拓?fù)潆娐贰?br>[0007]圖3是輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器輸出電流交叉反饋控制框圖。
【具體實施方式】
[0008]圖1為輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器結(jié)構(gòu)圖，其中模塊I至模塊η為η個單獨的相同AC-DC變換器子模塊，模塊I至模塊η在輸入端分別與各自的輸入電容Cl至Cn并聯(lián)，各個模塊的輸出端并聯(lián)，組成了輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)多模塊交流變換器系統(tǒng)。控制方式采用輸出電流交叉反饋控制，如圖3所示，AC-DC變換器子模塊中全橋式周波變換器的給定電壓Vraf與輸出電壓反饋V。4目減送給電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器G ν。輸出的值作為η個全橋式周波變換器的電流給定，對于任一全橋式周波變換器，電流給定與其他所有AC-DC變換器子模塊的輸出電流采樣之和相減送給各個電流誤差調(diào)節(jié)器G1,各個電流誤差調(diào)節(jié)器&輸出的值作為調(diào)制波產(chǎn)生PWM信號通過K占空比產(chǎn)生環(huán)節(jié)，控制各個模塊全橋式周波變換器輸出，整個輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置采用輸出電流交叉反饋的控制方式，使各個AC-DC變換器子模塊輸出電流相等，從而使得各個AC-DC變換器子模塊的輸入電壓均等，最終實現(xiàn)各個子模塊之間的功率均分。
[0009]從圖3中可以看出，η個模塊中的任意一個電流反饋信號，為其他各個模塊電流之和，而非本模塊的電流。假設(shè)在某一時刻輸入有一個擾動，從而使模塊I輸入電壓Vinl增大，νι2...νιη減小。在此時，ν ιη1增大將導(dǎo)致i ^的增大，ν ιη2減小將導(dǎo)致i ^的減小。采用輸出電流交叉反饋控制，由控制環(huán)路可知，(12將減小，d:將增大，結(jié)果導(dǎo)致ν ιη1減小，ν ιη2增大。通過系統(tǒng)控制環(huán)路的調(diào)節(jié)，抑制了電容上電壓的干擾。，從而使系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置，其特征在于該變換器結(jié)構(gòu)由η個AC-DC變換器子模塊通過輸入側(cè)串聯(lián)輸出側(cè)并聯(lián)構(gòu)成，AC-DC變換器子模塊由四對反向串聯(lián)的MOS管共同組成的全橋式周波變換器、高頻變壓器和橋式整流濾波電路組成，高頻變壓器原邊為由四對反向串聯(lián)的MOS管共同組成的全橋式周波變換器，Qla、Qlb、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b為MOS管，其中Qla、Qlb、Q3a、Q3b構(gòu)成全橋式周波變換器超前橋臂，Q2a、Q2b、Q4a、Q4b構(gòu)成全橋式周波變換器滯后橋臂，在全橋式周波變換器的超前臂的中點和全橋式周波變換器滯后臂的中點之間接入一個串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，所述LC網(wǎng)絡(luò)由一個電感和一個電容串聯(lián)而成，電感和電容位置可以互換，T為高頻變壓器，高頻變壓器副邊為由四個二極管及電感、電容組成的橋式整流濾波電路。
【專利摘要】一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器功率均分裝置。該裝置由n個AC-DC變換器子模塊通過輸入側(cè)串聯(lián)輸出側(cè)并聯(lián)構(gòu)成，AC-DC變換器子模塊由四對反向串聯(lián)的MOS管共同組成的全橋式周波變換器、高頻變壓器和橋式整流濾波電路組成，高頻變壓器原邊為由四對反向串聯(lián)的MOS管共同組成的全橋式周波變換器，在全橋式周波變換器的超前臂的中點和全橋式周波變換器滯后臂的中點之間接入一個串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，所述LC網(wǎng)絡(luò)由一個電感和一個電容串聯(lián)而成，電感和電容位置可以互換，T為高頻變壓器，高頻變壓器副邊為由四個二極管及電感、電容組成的橋式整流濾波電路。
【IPC分類】H02M7/217
【公開號】CN204859014
【申請?zhí)枴緾N201520041138
【發(fā)明人】靖文, 王宜君, 嚴(yán)國軍, 周彬, 姚月琴
【申請人】鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年1月21日