一种高频链逆变器调制时序控制系统及控制方法与流程

本技术属于电力电子变换与储能系统控制，具体提供一种高频链逆变器调制时序控制方法及控制方法。

背景技术：

1、随着分布式能源渗透率的不断提高，储能系统在电网调频、削峰填谷及应急供电场景中的支撑作用日益凸显，在各种逆变器拓扑中，高频链逆变器凭借其高频电气隔离与高功率密度的特性，已成为优选拓扑之一。

2、高频链逆变器由原边全桥电路、高频隔离变压器及副边周波变换器级联构成，现有高频链逆变器调制策略多针对单位功率因数负载设计，缺乏面向宽功率因数负载范围的通用性调制策略，导致当输出电压与电流不同向时，难以保证副边开关管安全换流，增加了开关管电压应力。

3、此外，由于变压器漏感的存在，副边电流在换流期间无法瞬时变化，使得有效占空比小于指令占空比，导致逆变器输出电能质量降低，尤其在大电流负载工况下，将引起输出电压波形的显著畸变。

技术实现思路

1、本技术通过实施例提供一种高频链逆变器调制时序控制系统，该控制系统包括：

2、采样模块，用于获取高频链逆变器的输出电流及原边输入电压的采样值；

3、延时计算模块，基于采样模块的采样结果以及高频链逆变器的中高频隔离变压器的匝比和漏感特性确定关断延时；

4、调制时序控制单元，基于互补占空比策略对高频链逆变器的各个原边开关管进行开关控制，基于调制信号时序、各个原边开关管的开关时序以及所述关断延时对高频链逆变器的各个副边开关管进行开关控制，

5、其中，

6、各个副边开关管中有一半的开关时序基于调制信号时序以及所述关断延时确定，另一半的开关时序基于各个原边开关管的开关时序以及所述关断延时确定，且在正弦波参考信号的极性发生改变时同步切换各个副边开关管的时序生成策略。

7、进一步地，所述调制时序控制单元包括：

8、载波发生器，用于生成双倍频载波，所述双倍频载波的频率为所述高频链逆变器的开关频率的两倍；

9、参考信号发生器，用于生成正弦波参考信号；

10、调制信号生成模块，与所述载波发生器、参考信号发生器连接，通过滞环比较所述双倍频载波与所述正弦波参考信号生成调制信号，其中，所述双倍频载波小于所述正弦波参考信号时，所述调制信号为高电平，否则所述调制信号为低电平；

11、原边驱动模块，与所述载波发生器连接，基于所述双倍频载波的波形，通过互补占空比策略生成各个原边开关管的驱动信号并发送至各个原边开关管的控制端；

12、副边驱动模块，与所述调制信号生成模块、原边驱动模块、延时计算模块以及参考信号发生器连接，基于所述调制信号、各个原边开关管的驱动信号以及所述关断延时，分别通过第一时序策略和第二时序策略生成各个副边开关管的驱动信号并发送至各个副边开关管的控制端，其中，所述第一时序策略和第二时序策略在所述正弦波参考信号的极性发生改变时进行同步切换。

13、具体地，所述关断延时

tdelay基于下式确定：

14、，

15、其中，、分别为高频链逆变器中高频隔离变压器的匝比和漏感，为高频链逆变器的输出电流采样值，为高频链逆变器的原边输入电压采样值。

16、进一步地，

17、所述原边开关管包括用于构造高频链逆变器的原边全桥电路的开关管m1、m2、m3、m4，所述原边全桥电路的输入端用于连接直流电源，输出端与高频链逆变器的高频隔离变压器一次侧连接；

18、所述副边开关管包括用于构造高频链逆变器的副边周波电路的开关管m5、m6、m7、m8、m9、m10、m11、m12，所述副边周波电路的输入端与高频链逆变器的高频隔离变压器二次侧连接，输出端用于向高频链逆变器的滤波电路输出高频方波电压。

19、具体地，

20、所述互补占空比策略具体为使各个原边开关管按以下时序工作：

21、开关管m1、m2以互补的开关时序开关，占空比为0.5-

tdead/

ts，其中

tdead为死区时间，

ts为开关周期；

22、开关管m3的开关时序与开关管m2保持一致，开关管m4的时序和开关管m1保持一致。

23、具体地，所述第一时序策略具体为使各个副边开关管工作在以下时序：

24、副边开关管m5、m6的导通时刻与开关周期内第二个调制信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于开关周期内第一个调制信号的下降时刻沿延时

tdelay；

25、副边开关管m7、m8的导通时刻与开关周期内第一个调制信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于开关周期内第二个调制信号的下降沿时刻延时

tdelay；

26、副边开关管m9、m10的导通时刻与原边开关管m1的驱动信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于原边开关管m2的驱动信号的下降沿时刻延时

tdelay；

27、副边开关管m11、m12的导通时刻与原边开关管m2的驱动信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于原边开关管m1的驱动信号的下降沿时刻延时

tdelay。

28、具体地，所述第二时序策略具体为使各个副边开关管工作在以下时序：

29、副边开关管m5、m6的导通时刻与开关周期内第一个调制信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于开关周期内第二个调制信号的下降沿时刻延时

tdelay；

30、副边开关管m7、m8的导通时刻与开关周期内第二个调制信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于开关周期内第一个调制信号的下降沿时刻延时

tdelay；

31、副边开关管m9、m10的导通时刻与原边开关管m2的驱动信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于原边开关管m1的驱动信号的下降沿时刻延时

tdelay；

32、副边开关管m11、m12的导通时刻与原边开关管m1的驱动信号的下降沿时刻相同，关断时刻相对于原边开关管m2的驱动信号的下降沿时刻延时

tdelay。

33、优选地，所述调制信号生成模块通过滞环比较所述双倍频载波与所述正弦波参考信号生成调制信号后，还对每个调制信号进行展宽操作，所述展宽操作用于补偿因各个副边开关管的关断延时导致的有效占空比丢失量。

34、进一步地，对于任意一个调制信号进行的展宽操作具体为：

35、在该调制信号的起始时刻不变的情况下，将该调制信号的结束时刻延后，延后的时长等于所述关断延时的时长。

36、本技术通过实施例还提供一种高频链逆变器调制时序控制方法，该方法使用前述的高频链逆变器调制时序控制系统，对高频链逆变器的各个原边开关管和副边开关管进行开关控制。

37、本技术的实施例提供的高频链逆变器调制时序系统及控制方法，针对传统调制时序在电压与电流非同向区间内开关器件易发生换流失效的问题，根据正弦波参考信号

vref的极性动态切换第一时序模式与第二时序模式，在宽功率因数负载或负载功率因数发生变化的工况下，无需检测实际负载电流相位，仅依靠上述两个时序模式，即可保证副边周波变换器的各开关器件始终安全完成换流动作。