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专利号: 2021104614337
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高频链互联的CHB‑SST拓扑,其特征在于,包括:全桥与电容结构、全桥结构的高频链路、全桥结构与高频链路的四有源桥变换器结构和三相桥臂,所述全桥结构的高频链路和全桥与电容结构组成隔离子模块,所述全桥结构的高频链路将所有隔离子模块互联在一起,所述全桥结构与高频链路的四有源桥变换器结构输出端并联形成低压直流母线,所述三相桥臂中每相桥臂包括n个隔离子模块和桥臂电感La、Lb、Lc;

所述隔离子模块,包括:第一功率开关管Qi‑1、第二功率开关管Qi‑2、第三功率开关管Qi‑3、第四功率开关管Qi‑4、第一电容Ci、第五功率开关管Qi‑5、第六功率开关管Qi‑6、第七功率开关管Qi‑7、第八功率开关管Qi‑8、所述第一功率开关管Qi‑1的漏极与第三功率开关管Qi‑3、第五功率开关管Qi‑5、及第七功率开关管Qi‑7的漏极相连;所述第二功率开关管Qi‑2的源极与第四功率开关管Qi‑4、第六功率开关管Qi‑6的源极及第八功率开关管Qi‑8的源极相连;所述第一功率开关管Qi‑1的源极与第二功率开关管Qi‑2的漏极相连;所述第三功率开关管Qi‑3的源极与第四功率开关管Qi‑4的漏极相连;所述第五功率开关管Qi‑5的源极与第六功率开关管Qi‑6的漏极相连;所述第七功率开关管Qi‑7的源极与第八功率开关管Qi‑8的漏极相连;所述第一电容Ci的一端与第三功率开关管Qi‑3的漏极连接,所述第一电容Ci的另一端与第四功率开关管Qi‑4的源极连接;

所述全桥结构与高频链路的四有源桥变换器结构,包括:第五功率开关管Qi‑5、第六功率开关管Qi‑6、第七功率开关管Qi‑7、第八功率开关管Qi‑8、第九功率开关管Qi‑9、第十功率开关管Qi‑10、第十一功率开关管Qi‑11、第十二功率开关管Qi‑12、第二电容Co、四绕组高频变压器Ti、所述四绕组高频变压器包含第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3、第四绕组N4;第一移相电感L;所述的第九功率开关管Qi‑9的漏极与第十一功率开关管Qi‑11的漏极相连;所述的第十功率开关管Qi‑10的源极与第十二功率开关管Qi‑12的源极相连;所述的第九功率开关管Qi‑9的源极与第十功率开关管Qi‑10的漏极相连;所述的第十一功率开关管Qi‑11的源极与第十二功率开关管Qi‑12的漏极相连;所述第二电容Co的一端与第十一功率开关管Qi‑11的漏极连接,所述第二电容Co的另一端与第十二功率开关管Qi‑12的源极连接;所述的第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3的同名端分别与每相桥臂的第五功率开关管Qi‑5以及第六功率开关管Qi‑6所组成的桥臂中点相连,所述的第一绕组N1、第二绕组N2、第三绕组N3的异名端分别与每相桥臂的第七功率开关管Qi‑7以及第八功率开关管Qi‑8所组成的桥臂中点相连;所述的第四绕组N4的同名端与第一移相电感L的一端相连,所述的第四绕组N4的异名端与第十一功率开关管Qi‑11以及第十二功率开关管Qi‑12所组成的桥臂中点相连;所述的第一移相电感的另一端与第九功率开关管Qi‑9以及第十功率开关管Qi‑10所组成的桥臂中点相连;所有四有源桥变换器中的第二电容Co的两端分别对应相连组成低压直流母线;

所述每相桥臂的第一个隔离子模块的第一功率开关管Qi‑1与第二功率开关管Qi‑2组成的中点分别与桥臂电感La、Lb、Lc的一端相连;所述的三相桥臂电感La、Lb、Lc的另一端连接到中压交流母线;所述第三功率开关管Qi‑3与第四功率开关管Qi‑4组成的桥臂中点与下一隔离子模块的第一功率开关管Qi‑1与第二功率开关管Qi‑2组成的桥臂中点相连;所述的每相桥臂最后一个隔离子模块的第三功率开关管Qi‑3与第四功率开关管Qi‑4组成的桥臂中点相连,形成级联H桥变换器结构;

所述级联H桥变换器结构的子模块输入电流包含直流分量与交流分量,交流部分主要包括2倍频分量,在CHB‑SST拓扑三相桥臂横向隔离子模块之间,波动电流中二倍频分量ic2‑ai、ic2‑bi、ic2‑ci呈三相对称特性;

所述隔离子模块电流中交流分量iuxac分为流向自身电容的纹波电流分量iuxac1与流向后级的纹波电流分量iuxac2,对上述分量建立等效阻抗模型,所述包括电容与全桥结构和全桥结构的高频链路的隔离子模块的阻抗模型包括第一电容Ci的等效导纳jω0C、变压器漏感LT的等效导纳1/jω0LT;

所述CHB‑SST拓扑的控制方法包括全桥与电容结构控制和四有源桥变换器控制,所述全桥与电容结构控制采用dq坐标下电压电流的双闭环控制,所述双闭环控制包括输出直流电压外环控制和电流内环解耦控制且调制方式采用载波移相脉宽调制方法,所述四有源桥变换器控制采用提出的原边同步移相控制;

所述全桥与电容结构控制方法,包括如下步骤:

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8.1)将虚拟直流母线电压电压给定值udc 减去实际虚拟直流母线电压输出值udc,经过PI调节器的输出值与输入电流在d轴的分量id作差,经过PI调节后的输出值与输入电压在d轴的分量相加后减去输入电流在q轴的分量iq与ωL相乘后的输出值实现对id的前馈解耦;

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8.2)输出电流在q轴分量的给定值iq减去实际输入电流在q轴的分量iq,经过PI调节后的输出值与输入电压在q轴的分量相加后减去输入电流在d轴的分量id与ωL相乘后的输出值实现对iq的前馈解耦;

8.3)将步骤8.1)和步骤8.2)的解耦值输入到dq/abc变换中得到三相调制分量ea、b、c,三相调制分量经过载波移相调制方法得到全桥与电容结构的驱动信号Qsm;

所述四有源桥变换器的变压器原边侧全桥结构的控制信号相同均为50%占空比的同步信号,变压器副边侧的全桥结构的控制信号相对于原边侧控制信号移相一定的角度,将*

此种控制方式定义为原边同步移相控制,将低压直流母线电压电压给定值VLVDC 减去实际低压直流母线电压输出值VLVDC,经过PI调节器的输出值得到移相角度为φ的调制信号,通过原边同步移相控制得到四有源桥变换器变压器原副边全桥结构的驱动信号为QFB、QFBL。