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专利号: 2021112136750
申请人: 爻新科技(上海)有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电力变换器电路,该电力变换器电路包括:初级电路,该初级电路包括依次连接的多电平逆变器和初级谐振网络;

次级电路,该次级电路包括依次连接的次级谐振网络和多电平整流器;以及耦合电路,该耦合电路设置在所述初级电路与所述次级电路之间,且包括初级耦合器和次级耦合器,其特征在于,

所述多电平整流器为三电平以上的多电平整流器,所述多电平逆变器的不同电平的占空比之和为固定值,所述多电平整流器的不同电平的占空比之和为固定值,

所述初级电路还包括初级控制器,该初级控制器将所述多电平逆变器的不同电平的占空比设定为一组固定值,

所述次级电路还包括次级控制器,该次级控制器对所述多电平整流器的不同电平的占空比进行连续调整,以使得所述电力变换器电路的输出参数达到目标值。

2.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述次级控制器对所述多电平整流器的不同电平的占空比进行连续调整,以使得在所述电力变换器电路的输出参数达到目标值的同时,所述多电平整流器的功率因数最大或电能损耗最小。

3.如权利要求1或2所述的电力变换器电路,其特征在于,在所述多电平逆变器的不同电平的占空比设定为一组固定值的条件下,利用所述多电平整流器的占空比调整所能得到的输出参数达到界限值而无法达到所述目标值时,所述次级控制器向所述初级控制器发送单次的控制指令,使得所述初级控制器将所述多电平逆变器的不同电平的占空比调整为另一组固定值,在所述多电平逆变器的不同电平的占空比被调整后,所述次级控制器对所述多电平整流器的不同电平的占空比再次进行连续调整,以使得所述电力变换器电路的输出参数达到所述目标值。

4.如权利要求3所述的电力变换器电路,其特征在于,所述初级控制器中,对于所述多电平逆变器的不同电平的占空比预先设定有不同的多组固定值。

5.如权利要求4所述的电力变换器电路,其特征在于,所述不同的多组固定值设定成使得所述多电平整流器的输入电压具有相同的最小值。

6.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述不同的多组固定值根据所述耦合电路的耦合系数的区间来设定。

7.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述耦合电路包括利用电磁耦合的初级线圈和次级线圈、或利用电场耦合的初级电容板和次级电容板。

8.如权利要求7所述的电力变换器电路,其特征在于,所述初级谐振网络包括初级谐振可变电容,所述初级控制器对所述初级谐振可变电容的容值进行控制,以补偿所述初级线圈自感的变化、或补偿初级电容的容值的变化,或调节逆变输出阻抗。

9.如权利要求7所述的电力变换器电路,其特征在于,所述次级谐振网络包括次级谐振可变电容,所述次级控制器对所述次级谐振可变电容的容值进行控制,以补偿所述次级线圈自感的变化、或补偿次级电容的容值的变化、或调节次级谐振网络的阻抗。

10.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述多电平整流器为三电平整流器,所述三电平整流器的零电平、0.5电平和1电平的占空比分别设为α2、β2、γ2时,满足α2+β2+γ2=0.5,

所述次级控制器在所述电力变换器电路的输出参数大于目标值时,减小α2或增大β2,在所述电力变换器电路的输出参数小于目标值时,减小β2或增大α2。

11.如权利要求10所述的电力变换器电路,其特征在于,所述次级控制器在所述电力变换器电路的输出参数大于目标值时,减小α2或增大β2,使得所述多电平整流器的功率因数最大或电能损耗最小,并使得输出参数接近目标值,在所述电力变换器电路的输出参数小于目标值时,减小β2或增大α2,使得所述多电平整流器的功率因数最大或电能损耗最小,并使得输出参数接近目标值。

12.如权利要求10所述的电力变换器电路,其特征在于,所述次级控制器在所述电力变换器电路的输出参数大于目标值时,先在γ2=0的条件下减小α2,在α2=0后,保持α2=0,再增大γ2,在所述电力变换器电路的输出参数小于目标值时,先在α2=0的条件下减少γ2,在γ2=0后,保持γ2=0,再增大α2。

13.如权利要求3所述的电力变换器电路,其特征在于,所述多电平逆变器为三电平逆变器,所述三电平逆变器的零电平、0.5电平和1电平的占空比分别设为α1、β1、γ1时,满足α1+β1+γ1=0.5,

所述初级控制器台阶式调整γ1或α1的值。

14.如权利要求9所述的电力变换器电路,其特征在于,根据所述耦合电路的耦合系数的区间,对于γ1或α1预先设定有不同的固定值。

15.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述多电平逆变器为两电平逆变器,或者为包括由八个开关元件构成的逆变H桥的三电平逆变器。

16.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述多电平整流器为包括由八个开关元件构成的逆变H桥的三电平整流器、或采用T型三电平电路的三电平整流器。

17.如权利要求15所述的电力变换器电路,其特征在于,所述逆变器中的开关元件控制成软开关状态。

18.如权利要求16所述的电力变换器电路,其特征在于,所述整流器中的开关元件控制成软开关状态。

19.如权利要求17或18所述的电力变换器电路,其特征在于,开关元件的软开关状态通过如下控制来实现:在开关元件导通之前,使得电流反向通过该开关元件,即该开关元件的寄生电容放电,反向电流流通该开关元件的体二极管,使得该开关元件的漏极‑栅极电压降低到零,该开关元件在漏极‑栅极电压降低到零之后导通。

20.如权利要求1所述的电力变换器电路,其特征在于,所述输出参数为输出电压、或输出电流、或输出功率。

21.一种电力变换器电路的控制方法,该电力变换器电路包括:

初级电路,该初级电路包括依次连接的多电平逆变器和初级谐振网络;

次级电路,该次级电路包括依次连接的次级谐振网络和多电平整流器;以及耦合电路,该耦合电路设置在所述初级电路与所述次级电路之间,且包括初级耦合器和次级耦合器,

其特征在于,

所述多电平整流器为三电平以上的多电平整流器,所述多电平逆变器的不同电平的占空比之和为固定值,所述多电平整流器的不同电平的占空比之和为固定值,

所述电力变换器电路的控制方法包括如下步骤:步骤S1,利用所述初级电路中的初级控制器将所述多电平逆变器的不同电平的占空比设定为一组固定值;

步骤S2,利用所述次级电路中的次级控制器对所述多电平整流器的不同电平的占空比进行调整;

步骤S3,测量所述电力变换器电路的输出参数;及步骤S4,判断步骤S3中测量出的所述输出参数是否达到目标值,在判断为未达到所述目标值时,返回步骤S2。

22.一种电力变换器电路的控制方法,该电力变换器电路包括:

初级电路,该初级电路包括依次连接的多电平逆变器和初级谐振网络;

次级电路,该次级电路包括依次连接的次级谐振网络和多电平整流器;以及耦合电路,该耦合电路设置在所述初级电路与所述次级电路之间,且包括初级耦合器和次级耦合器,

其特征在于,

所述多电平整流器为三电平以上的多电平整流器,所述多电平逆变器的不同电平的占空比之和为固定值,所述多电平整流器的不同电平的占空比之和为固定值,

所述电力变换器电路的控制方法包括如下步骤:步骤S11,利用所述初级电路中的初级控制器将所述多电平逆变器的不同电平的占空比设定为一组固定值;

步骤S12,利用所述次级电路中的次级控制器对所述多电平整流器的不同电平的占空比进行调整;

步骤S13,测量所述电力变换器电路的输出参数;

步骤S14,判断步骤S13中测量出的所述输出参数是否达到目标值;

步骤S15,在步骤S14中判断为未达到目标值时,判断利用整流器占空比调整所能得到的输出参数是否达到界限值;

步骤S16,在步骤S15中判断为未达到所述界限值时返回步骤S12,在判断为达到所述界限值时,所述次级控制器向所述初级控制器发送单次的控制指令;

步骤S17,利用所述初级控制器将所述多电平逆变器的不同电平的占空比调整为另一组固定值,并返回步骤S12。