利索能及
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专利号: 2022112443861
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模块化直流变压器拓扑的控制方法,所述模块化直流变压器为一个含集成交错并联Buck/ Boost的MMC结构DAB电路,包括两个输入高压侧分压电容CH1和CH2、两个高压侧半桥模块阀组、两个桥臂电感Larm1和Larm2、降压比为n的高频变压器Thf,低压侧全桥模块、两个Buck/Boost电感Ld1和Ld2、一个中间级电容CM和一个输出低压侧电容CL;所述两个高压侧半桥模块阀组分别是N个子模块SM1~SMN模块串联组成的上半桥模块阀组和N个子模块SMN+1~SM2N模块串联组成的下半桥模块阀组;所述低压侧全桥模块由一个超前桥臂和滞后桥臂组成,所述超前桥臂由第一开关管Q1和第二开关管Q2正向串联组成,滞后桥臂由第三开关管 Q3和第四开关管Q4正向串联组成,两个桥臂正向并联;

所述MMC结构DAB电路的输入高压侧分压电容CH1和CH2串联接到高压侧输入端VH的正负极,在上下两个半桥模块阀组之间接入桥臂电感Larm1和Larm2,而后作为整体与输入高压侧分 压电容CH1和CH2正向并联;输入高压侧分压电容CH1和CH2的连接点B和桥臂电感Larm1和Larm2的 连接点C通过高频变压器Thf的原边连接;高频变压器Thf副边分别连接第一开关管Q1和第二开关管Q2的连接点D和第三开关管Q3和第四开关管Q4的连接点E,全桥模块与中间级电容CM正向并联;

所述MMC结构DAB电路的输出端VM作为交错并联Buck/Boost电路的输入端,且全桥模块与MMC结构DAB电路实现器件复用;第一开关管Q1和第二开关管Q2的连接点D经Buck/Boost 电感Ld1连接至输出低压侧电容CL,第三开关管Q3和第四开关管Q4的连接点E经Buck/Boost电 感Ld2连接至输出低压侧电容CL,具体步骤如下,其特征在于:利用模块均压控制和脉宽/移相调制的优势;一方面对半桥模块阀组采取模块均压控 制通过采样阀组内部各个SM模块电容电压进行排序后分配驱动信号,来实现SM模块电容电 压均衡,使阀组上的电压呈现相同的准方波,进而保证上半桥臂与桥臂电感Larm1的节点A1、B和下半桥臂与桥臂电感Larm2的节点A2、B之间的电压为无直流分量 的准方波;另一方面,对全桥模块采取脉宽/移相调制,同时实现桥臂电感Larm1和Larm2两端 电压匹配和功率调节;

所述的模块均压控制,通过选择合适的dN使得d+dN<0.5成立,该模块化直流变压器的全部开关管可在所有工况下实现零电压开通,具体如下,SM模块内部的两个开关管具有相同的占空比0 .5,且相位相差180°;每个SM 模块间存在一个移相角,阀组内部任意两个相邻的驱动信号之间的移相角为θ,两个驱动信号之间的最大移相角为dN,上下两个半桥模块阀组之间的驱动信号相位相差180°;通过采 样SM模块电容的电压值与电压变化值,将引起电压变化最大的驱动信号g给到电压最低的 SM模块,电压变化第二大的驱动信号g给到电压第二低的SM模块,并以此类推;

所述的脉宽/移相调制具体如下,第一开关管Q1和第三开关管Q3具有相同的占空比d,且相位相差 180°,同一桥臂的两个开关管驱动信号互补;分别通过第一开关管Q1的驱动信号与半桥模 块阀组驱动信号的移相角 和占空比d对中间级电压VM和低压侧输出电压VL进行控制,同时实现桥臂电感Larm1和Larm2两端电压匹配和功率调节。