數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變換器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟 蹤同步方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)50年代，脈寬調(diào)制（PWM)硬開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，揭開了電力開關(guān)技術(shù)發(fā)展的 序幕。PWM開關(guān)技術(shù)雖然電路簡單，控制方便，但是開關(guān)管的通斷控制與開關(guān)管上流過的電 流和兩端所加的電壓無關(guān)，功率開關(guān)管的開通或關(guān)斷是器件上的電壓或電流不等于零的狀 態(tài)下強(qiáng)迫進(jìn)行的，電路開關(guān)損耗很大。上世紀(jì)80年代末期，脈寬調(diào)制軟開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，推 動高頻諧振軟開關(guān)變換技術(shù)的研宄與應(yīng)用水平又上了一個(gè)新的臺階。
[0003] 近年來，高頻諧振軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，它不僅可以解決硬開關(guān)變換器 中的硬開關(guān)損耗問題、容性開通問題、感性關(guān)斷問題及二極管反向恢復(fù)問題，而且還能解 決由硬開關(guān)引起的電磁污染（EMI)等問題。高頻諧振技術(shù)是當(dāng)前和未來功率變換和分配技 術(shù)的主要發(fā)展方向。高頻化的功率變換裝置有助于減小濾波器的尺寸，提高功率密度，降低 或完全消去音頻噪音，減小整個(gè)功率變換系統(tǒng)的體積和重量，提高設(shè)備的集成化程度。隨著 新能源技術(shù)和新型電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，為了獲得更高的性能指標(biāo)、更高的效率、更高的功 率密度，減小電能變換裝置引起的電磁污染（EMI)和環(huán)境污染（噪聲等），高頻諧振軟開關(guān) 技術(shù)將被更廣泛地應(yīng)用。
[0004] 高頻諧振軟開關(guān)電路在新能源發(fā)電系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的電源適配器中 使用時(shí)，通常需要進(jìn)行電流跟蹤，以便提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率。而現(xiàn)有的電流跟蹤 方法通?；赑ID、滯環(huán)比較、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等，這些方法目前雖然已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是 存在精度較低和控制速度較慢的問題，這些缺點(diǎn)在大規(guī)模的變換器并聯(lián)系統(tǒng)中，特別是發(fā) 電逆變器系統(tǒng)中將會對系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和響應(yīng)速度帶來很大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有高頻諧振軟開關(guān)的電流控制方法存在精度較 低和控制速度較慢的問題，提供一種數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步方法及裝 置。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1，根據(jù)高頻諧振軟開關(guān)電路的參數(shù)預(yù)先獲知高頻諧振軟開關(guān)電路的周期Ts， 同時(shí)設(shè)定延遲時(shí)間Td，且Td〈Ts;
[0009] 步驟2,根據(jù)實(shí)際電路系統(tǒng)中線路的等效電阻和等效電感值幾乎為零，因此可以建 立高頻諧振軟開關(guān)電路的離散化數(shù)學(xué)模型如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步方法，其特征是，包括如下步驟： 步驟1，根據(jù)高頻諧振軟開關(guān)電路的參數(shù)預(yù)先獲知高頻諧振軟開關(guān)電路的周期Ts，同時(shí) 設(shè)定延遲時(shí)間Td，且Td<Ts; 步驟2,在每個(gè)開關(guān)周期的kTs的前Td處，即在化Ts-Td)時(shí)刻對高頻諧振軟開關(guān)電路的 輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，即采樣電流1?；?1)和采樣電壓Ug(k-l); 步驟3,根據(jù)步驟2采樣得到的高頻諧振軟開關(guān)電路的采樣電流1?；?1)和采樣電壓 Ug化-1)，預(yù)測公共電網(wǎng)電壓在kTs時(shí)刻的電流i。化）和電壓Ug化）； 步驟4,根據(jù)步驟3預(yù)測的公共電網(wǎng)電壓在kT擁刻的電流i。似和電壓Ug化)，進(jìn)一步 預(yù)測公共電網(wǎng)電壓在化+l)Ts時(shí)刻的電流i?；?1)和電壓Ug化+1); 步驟5,根據(jù)步驟3預(yù)測的公共電網(wǎng)電壓在第k采樣點(diǎn)的電壓Ug似和步驟4預(yù)測的公 共電網(wǎng)電壓在第k+1采樣點(diǎn)的電壓Ug化+1)，計(jì)算比Ts，化+l)Ts]時(shí)間內(nèi)公共電網(wǎng)電壓的平 均值Wg(幻； 步驟6,根據(jù)下式計(jì)算出高頻諧振軟開關(guān)電路的控制變量Uiw化)，即
式中，Ts表示高頻諧振軟開關(guān)電路的周期，L表示輸出電感，石A')表示在比Ts，化+1) Ts]時(shí)間內(nèi)公共電網(wǎng)電壓的平均值，1。化）表示kTs時(shí)刻高頻諧振軟開關(guān)電路的輸出電流， i?；┍硎净?l)Ts時(shí)亥IJ高頻諧振軟開關(guān)電路的輸出電流； 步驟7,將控制變量Uhv似轉(zhuǎn)換成PWM控制信號，然后在kT進(jìn)行PWM控制信號輸出到 高頻諧振軟開關(guān)電路，并在化+l)Ts處結(jié)束控制。
2. 基于權(quán)利要求1所述方法而設(shè)計(jì)的數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步裝 置，包括電流跟蹤同步裝置本體，其特征是，該電流跟蹤同步裝置本體由核屯、控制模塊、隔 離驅(qū)動模塊、輔助電源和采樣保持電路組成；其中核屯、控制模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電流跟 蹤同步控制模塊和PWM信號發(fā)生器；輔助電源的輸入端與電網(wǎng)相連；輔助電源的輸出端連 接核屯、控制模塊、隔離驅(qū)動模塊和采樣保持電路；采樣保持電路的輸入端連接在高頻諧振 軟開關(guān)電路的輸出端與負(fù)載之間，采樣保持電路的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接電流跟蹤同 步控制模塊的輸入端，電流跟蹤同步控制模塊的輸出端經(jīng)PWM信號發(fā)生器連接隔離驅(qū)動模 塊的輸入端，隔離驅(qū)動模塊的輸出端與高頻諧振軟開關(guān)電路的控制端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步裝置，所述采樣 保持電路為電流和電壓采樣保持電路。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種數(shù)字化的高頻諧振軟開關(guān)電路電流跟蹤同步方法及裝置，其基于數(shù)字信號處理器設(shè)計(jì)控制算法，使用電流預(yù)測控制，可以用數(shù)字的方法對高頻諧振軟開關(guān)電路的輸出電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行跟蹤控制?？刂扑惴ㄍㄟ^軟件編程實(shí)現(xiàn)，需要對算法進(jìn)行改動時(shí)，只要修改程序代碼，不需對硬件電路進(jìn)行改動，因此靈活性很高，算法程序一旦固定在微處理器中，則算法結(jié)構(gòu)及性能不會發(fā)生變化，而且在微處理器中可以方便地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字濾波算法，使得系統(tǒng)可靠性大大提高。
【IPC分類】H02M1-088
【公開號】CN104600968
【申請?zhí)枴緾N201510066309
【發(fā)明人】廖志賢, 羅曉曙, 黃國現(xiàn), 黃夢丹, 雷善歷
【申請人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月9日