一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法与流程

本发明涉及一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，属于电力电子。

背景技术：

1、移相全桥电路如图1所示，包含:由直流电容vs、电力电子开关器件s1～s4组成的全桥电路一，由直流电容vq、电力电子开关器件q1～q4组成的全桥电路二，串联电感l1以及隔离变压器t1。

2、设全桥电路一中：电力电子开关器件s1、s2所在桥臂的调制波为ms12，载波为cs12；电力电子开关器件s3、s4所在桥臂的调制波为ms34，载波为cs34。设全桥电路二中：电力电子开关器件q1、q2所在桥臂的调制波为mq12，载波为cq12；电力电子开关器件q3、q4所在桥臂的调制波为mq12，载波为cq12。不失一般性，载波cs12、cs34、cq12、cq34为峰值为1的周期性三角波。移相全桥电路通过控制桥臂载波cs12、cs34、cq12、cq34间的相角差来实现能量的双向流动，这种方法业内熟称移相控制。

3、典型的移相控制方法为单移相控制，即载波cs34固定滞后载波cs12半个载波周期，载波cq34固定滞后载波cq12半个周期。在此基础上，保持调制波ms12、ms34、mq12、mq34为固定值(典型值0.5)，通过调节调制波cs12和调制波cq12的相角差即可实现能量的传输。在一定角度范围内：当载波cq12滞后于载波cs12，电能从全桥电路一流向全桥电路二；当载波cs12滞后于载波cq12时，电能从全桥电路二流向全桥电路一。考虑到电路的对称性，以下仅以载波cq12滞后于cs12为例进行说明。

4、图2给出不同vs、vq关系工况下，移相全桥电路的开关波形及变压器电流波形，可以看出，理想情况下，变压器电流波形正负半周对称，不存在偏置的情况，也就表明，电流中不存在直流成分，不存在偏磁电流。

5、实际情况中，移相全桥电路要通过调节调制波ms12和mq12之间的相位差，来调节vab和vcd之间的相位差，进行调整传输功率的大小。图3给出了vab和vcd相角从0变成θ1时，隔离变压器t1电流的变化过程，可以看出电流包含直流成分和交流成分，交流成分正常通过隔离变压器t1，而直流成分流经隔离变压器t1励磁回路，造成隔离变压器t1偏磁，影响隔离变压器t1的运行性能，极端情况下，影响电路的运行性能。

6、为了抑制上述直流电流，避免隔离变压器t1发生直流偏磁，常用的硬件解决办法是在电路里增加电容c1，如图4所示。电容c1具有通交流隔直流的作用，因此，可有效解决隔离变压器t1直流偏磁的问题。但电容c1串联在电路中，随着双有源桥直流变换器功率的增加，流经电容c1的电流也会随之增大，电容c1的体积降低了双有源桥拓扑的功率密度。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：已有的带隔直电容的双有源桥拓扑中，电容的体积降低了双有源桥拓扑的功率密度。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，所述双有源桥拓扑包括变压器、连接在变压器原边的全桥电路一以及连接在变压器副边的全桥电路二，在变压器原边与全桥电路一之间不设置直流电容，其特征在于，所述变压器直流偏磁抑制方法包括以下步骤：

3、步骤1、检测变压器原边电流以及副边电流，提取原边电流的直流分量i1以及副边电流的直流分量i2；

4、步骤2、将直流分量i1以及直流分量i2分别与预先设定的目标值做差，得到原边差值d1以及副边差值d2，d1＝i1-目标值，d2＝i2-目标值；

5、步骤3、将原边差值d1以及副边差值d2输入控制器，控制器基于原边差值d1以及副边差值d2分别计算得到原边占空比调节量ad1以及副边占空比调节量ad2；

6、步骤4、用控制器输出的原边占空比调节量ad1以及副边占空比调节量ad2分别对全桥电路一以及全桥电路二的两个桥臂进行反向调节，以减小或增大原边移相角和/或副边移相角，θ1′＝θ1+ad1，θ2′＝θ2+ad2，式中，θ1′以及θ2′分别为调节后的原边移相角以及副边移相角，θ1以及θ2分别调节前的原边移相角以及副边移相角。

7、优选地，所述目标值为0a。

8、优选地，所述控制器采用比例控制器、积分控制器和/或微分控制器中的至少一种。

9、优选地，所述控制器采用比例控制器，则ad1＝k×d1，ad2＝k×d2，k为预先设置的比例系数。

10、本发明在不增加直流电容的情况下，通过软件算法可实现对直流偏磁进行有效抑制。

技术特征：

1.一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，所述双有源桥拓扑包括变压器、连接在变压器原边的全桥电路一以及连接在变压器副边的全桥电路二，在变压器原边与全桥电路一之间不设置直流电容，其特征在于，所述变压器直流偏磁抑制方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，其特征在于，所述目标值为0a。

3.如权利要求1所述的一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，其特征在于，所述控制器采用比例控制器、积分控制器和/或微分控制器中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，其特征在于，所述控制器采用比例控制器，则ad1＝k×d1，ad2＝k×d2，k为预先设置的比例系数。

技术总结
本发明的技术方案是提供了一种双有源桥拓扑隔离变压器直流偏磁抑制方法，在变压器原边与全桥电路一之间不设置直流电容，其特征在于，所述变压器直流偏磁抑制方法包括以下步骤：提取电流的直流分量；将直流分量I与预先设定的目标值做差，得到差值；将差值输入控制器，基于控制器输出的占空比调节量对全桥电路一以及全桥电路二的两个桥臂进行反向调节。本发明在不增加直流电容的情况下，通过软件算法可实现对直流偏磁进行有效抑制。

技术研发人员：宋晋峰,陈国栋,彭陈仡,王伯荣,蒋晓风
受保护的技术使用者：上海电气集团输配电装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23