智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)控制裝置和自啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種智能電能路由器直流單元的自啟動(dòng)控制裝置和自啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)和輸出側(cè)H橋開關(guān)為可控開關(guān)器件，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，中間的高頻變壓器具有電氣隔離的作用，同時(shí)具有體積小、功率密度大的優(yōu)點(diǎn)，智能電能路由器直流單元在機(jī)車牽引、電力電子變壓器、可再生能源發(fā)電等場(chǎng)合有著重要的應(yīng)用。
[0003]智能電能路由器直流單元通常為模塊級(jí)聯(lián)形式或者與其他類變換器，如AC/DC、DC/AC，構(gòu)成高壓、大功率的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。智能電能路由器直流單元的自啟動(dòng)方式對(duì)其所在的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自啟動(dòng)方式有著參考意義。
[0004]在現(xiàn)有的直流單元自啟動(dòng)方式中，有的通過在直流電壓輸入側(cè)串聯(lián)可變電阻的方法，通過改變串聯(lián)電阻的阻值大小，使得輸入側(cè)H橋直流電壓從較小的數(shù)值逐步升高，但是串聯(lián)電阻會(huì)增加損耗，并且機(jī)械觸點(diǎn)降低了可靠性；有的采用輔助電路，但是采用這種方法增加了電路控制的復(fù)雜性，并且不能實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)H橋和輸出側(cè)H橋控制電路的電氣隔離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)方式的缺點(diǎn)，提出一種智能電能路由器直流單元的自啟動(dòng)控制裝置和自啟動(dòng)方法。本發(fā)明可減少輔助電路和控制的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)和輸出側(cè)電路的真正電氣隔離，使得輸出側(cè)直流電容電壓平緩上升，避免電容充電過程中的電流沖擊。
[0006]本發(fā)明的智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)控制裝置，包括輸入側(cè)H橋控制電路、輸出側(cè)H橋控制電路、第一取能線圈和第二取能線圈四部分。輸入側(cè)H橋控制電路由第一取能線圈供電，輸出側(cè)H橋控制電路由第二取能線圈供電。第一取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)電源正端相連，第一取能線圈的高壓側(cè)負(fù)端與所述輸入側(cè)電源的負(fù)端相連；第一取能線圈的低壓側(cè)正端與輸入側(cè)H橋控制電路的正端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)負(fù)端與輸入側(cè)H橋控制電路的負(fù)端相連。第二取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元的輸出側(cè)直流電容正端相連，第二取能線圈的高壓側(cè)負(fù)端與所述輸出側(cè)直流電容的負(fù)端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)正端與輸出側(cè)H橋控制電路的正端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)負(fù)端與輸出側(cè)H橋控制電路的負(fù)端相連。
[0007]取能線圈的供電電壓上升到某個(gè)數(shù)值時(shí)才能正常工作，其最低工作電壓值與取能線圈的型號(hào)有關(guān)。在智能電能路由器直流單元?jiǎng)傞_始工作時(shí)，輸出側(cè)直流電容電壓值從零開始上升，而第二取能線圈從輸出側(cè)直流電容上獲取電能，因此只有輸出側(cè)直流電容電壓上升到第二自取能工作的最低電壓時(shí)，第二取能線圈才開始工作。
[0008]輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)H橋控制電路的電能分別從智能電能路由器直流單元的輸入側(cè)電源和輸出側(cè)直流電容上獲取，而輸入側(cè)電源與輸出側(cè)直流電容之間有高頻變壓器隔離，因此輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)控制電路實(shí)現(xiàn)了真正的電氣隔離。
[0009]本發(fā)明自啟動(dòng)裝置的自啟動(dòng)方法如下:
[0010]系統(tǒng)上電前，智能電能路由器直流單元與負(fù)載串聯(lián)的機(jī)械開關(guān)斷開，負(fù)載沒有接入到智能電能路由器直流單元中。系統(tǒng)上電，第一取能線圈從輸入側(cè)直流電源獲得電能，開始工作，輸入側(cè)H橋控制電路控制輸入側(cè)H橋輸出的交流方波電壓占空比D從O逐步上升到0.5，占空比D逐步上升的時(shí)間間隔為輸出側(cè)H橋控制電路的最小控制周期的整數(shù)倍。交流方波電壓的頻率大小等于諧振網(wǎng)絡(luò)諧振頻率大小。第二取能線圈和輸出側(cè)H橋控制電路不工作，輸出側(cè)H橋相當(dāng)于不控整流橋。當(dāng)智能電能路由器直流單元輸出側(cè)直流電容的電壓達(dá)到第二取能線圈工作的范圍時(shí)，第二取能線圈開始向輸出側(cè)控制電路供電，輸出側(cè)控制電路才能夠控制輸出側(cè)H橋開關(guān)的開通和關(guān)斷。當(dāng)輸入側(cè)H橋輸出的交流方波電壓占空比D為0.5時(shí)，輸出側(cè)H橋控制電開始控制輸出側(cè)H橋開關(guān)狀態(tài)，控制方式與智能電能路由器直流單元的控制策略有關(guān)。閉合機(jī)械開關(guān)，負(fù)載接入到系統(tǒng)中，完成智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)。
[0011]本發(fā)明自啟動(dòng)控制裝置和自啟動(dòng)方法也同樣適用于智能電能路由器直流單元以模塊級(jí)聯(lián)形式組成的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0012]圖1為智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)裝置示意圖；
[0013]圖2為為智能電能路由器直流單元串聯(lián)諧振DC/DC變換器自啟動(dòng)裝置圖；
[0014]圖3為自啟動(dòng)策略輸出直流電壓仿真波形圖；
[0015]圖4為自啟動(dòng)策略輸入側(cè)H橋交流電流仿真波形圖；
[0016]圖5為自啟動(dòng)策略占空比D的仿真波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0018]圖1所示為智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)控制裝置，智能電能路由器直流單元由輸入側(cè)H橋、輸出側(cè)H橋、高頻變壓器、諧振網(wǎng)絡(luò)、輸入側(cè)直流電源，輸出側(cè)直流電容、負(fù)載等構(gòu)成。輸入側(cè)直流電源與輸入側(cè)H橋相串聯(lián)，輸出側(cè)H橋與輸出側(cè)直流電容相連，諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻變壓器在輸入側(cè)H橋和輸出側(cè)H橋之間。諧振網(wǎng)絡(luò)有串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振、串并聯(lián)諧振等形式，或者不加諧振網(wǎng)絡(luò)，采用何種諧振方式與智能電能路由器直流單元的控制策略有關(guān)。
[0019]智能電能路由器直流單元自啟動(dòng)控制裝置包括第一取能線圈、第二取能線圈、輸入側(cè)H橋控制電路和輸出側(cè)H橋控制電路。輸入側(cè)H橋控制電路由第一取能線圈供電，第一取能線圈高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元輸入電源的正端相連，第一取能線圈高壓側(cè)負(fù)端與所述輸入電壓的負(fù)端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)正端與輸入側(cè)H的正端相連，第一取能線圈的低壓側(cè)負(fù)端與輸入側(cè)H橋的負(fù)端相連。輸出側(cè)H橋控制電路由第二取能線圈供電，第二取能線圈的高壓側(cè)正端與智能電能路由器直流單元輸出側(cè)直流電容的正端相連，第二取能線圈的高壓側(cè)負(fù)端與所述輸出側(cè)直流電容的負(fù)端相連，第二取能線圈的低壓側(cè)正端與輸出側(cè)H橋控制電