] (. 18:)
[0088] (vn ( 19)
[0089] 根据等式（1)、（16)、（18)，可以如图3中所示推导出差分模型，其中，
[0090] Ldi = 4L D、Cd = C x+CY/2、Ld2 = 2L k。
[0091] 根据等式（17)、（19)，可以如图4中所示推导出共模模型，其中，
[0092] Lce= L C+M、Cc= C γ〇
[0093] 利用卡尔曼估计器的状杰反馈棹制的椎导
[0094] 可以以矩阵形式书写差分等式：
[0095] X = B1rUab +'B3
[0096] y = C · X
[0099] 那么，基于上面的连续等式推导出离散等式。[0100] X (k+1) = Ad · X (k) +Bdl · uab (k) +Bd2 · uAC (k)
[0097]
[0098]
[0101]
[0102] Ts是离散阶跃时间。
[0103] 为了实现无静态误差性能，采用扩展取整函数的矩阵。
[0104]
[0105] 其中，
[0106]
[0107] 为了设计跟踪控制器，第一步骤是将调整器设计成将所有状态变量调整成零。以 下面的形式设计全状态反馈控制器：
[0108] "iA(〇 = -K. X(Zir)，其中，K =[尤，K]:
[0109] 使用最优控制理论，
[0110] 性能指标被定义为：
[0111] 例如，如下设计加权矩阵：
[0112]
[0113] 通过使
丨最小化
[0114] 可以得到以下解
[0115]
[0116] 其中，P是下面的黎卡提方程的解
[0117]
[0118] 为了消除输入电压uAC的影响，引入了前馈项。那么，可以得到调整器设计：
[0119]
[0120] 如果调整器不将所有状态变量调整成零而是调整成基准值，则可以得到以下跟踪 控制器：
[0121]
[0122] 其中
[0123]
是四个状态变量的基准值。
[0124] 传统的PFC通常具有三个传感器：输入交流电流、输入交流电压、输出直流电压。 在i中需要多于三个变量。然而，通过使用估计器，不需要更多个传感器来获得i中的值。 Xi是虚拟变量，其可以被计算。使用卡尔曼估计器来估计ue)^PiD的值。以下面的方式来 设计估计器。
[0125]
[0126]
[0127] 交⑷基于电流测量的电流估计
[0128] X(A-)基于模型预测的预测估计
[0129] 对于每次计算，:y(綠的差用于校正估计值。L的设计可以影响估计器的 性能，在这里使用卡尔曼估计器。
[0130]
[0131]
[0132] 其中，
是处理噪声。并且，v(k)是测量噪声。
[0133] 可以通过下面的因子来确定噪声电平
[0134] wl (k) :uab-PWM精确度，如的测量噪声
[0135] w2(k) :uAC-心的测量噪声
[0136] V (k) : iAC - iAC的测量噪声
[0137] 那么，噪声的数学期望值可以被定义：
[0138] Q = E {wwT} R = E {νντ} 〇
[0139] 估计器增益L可以被计算，并且估计器可以被设计。
【主权项】
1. 一种交流直流转换器，包括： 转换器电路，所述转换器电路被配置成接收交流输入并且进行操作以将所述交流输入 转换成直流输出；以及 输入滤波器，所述输入滤波器介于所述交流输入与所述交流直流转换器电路之间，其 中，所述输入滤波器包括： 一对差分电感器，所述一对差分电感器跨所述交流输入親合，其中，所述一对差分电感 器中的第一差分电感器具有电连接至所述交流输入的一侧的第一端子，以及所述一对差分 电感器中的第二差分电感器具有电连接至所述交流输入的另一侧的第一端子，所述第一差 分电感器和所述第二差分电感器感应地耦合在一起并且共享公共磁芯； 一对共模电感器，所述一对共模电感器与所述一对差分电感器串联耦合，其中，所述一 对共模电感器中的第一共模电感器具有电耦合至所述第一差分电感器的第二端子的第一 端子，以及所述一对共模电感器中的第二共模电感器具有电耦合至所述第二差分电感器的 第二端子的第一端子，所述第一共模电感器和所述第二共模电感器感应地耦合在一起并且 共享公共磁芯； 第一共模电容器，所述第一共模电容器电耦合在所述第一差分电感器的所述第二端子 与地之间； 第二共模电容器，所述第二共模电容器电耦合在所述第二差分电感器的所述第二端子 与地之间；以及 差分电容器，所述差分电容器跨所述交流输入电親合。2. 根据权利要求1所述的交流直流转换器，还包括第二滤波器，所述第二滤波器介于 所述输入滤波器与所述交流输入之间，并且被配置成从所述交流输入中过滤掉电磁干扰。3. 根据权利要求1所述的交流直流转换器，其中，所述一对差分电感器的耦合系数约 为1。4. 根据权利要求3所述的交流直流转换器，其中，所述一对共模电感器的耦合系数小 于1。5. 根据权利要求4所述的交流直流转换器，其中，所述差分电容器具有电耦合至所述 第一差分电感器的所述第二端子的第一端子，和电耦合至所述第二差分电感器的所述第二 端子的第二端子。6. 根据权利要求1所述的交流直流转换器，还包括第二对差分电感器，所述第二对差 分电感器与所述一对共模电感器串联耦合，其中，所述第二对差分电感器中的第一差分电 感器具有电耦合至所述第一共模电感器的第二端子的第一端子，以及所述第二对差分电感 器中的第二差分电感器具有电耦合至所述第二共模电感器的第二端子的第一端子，所述第 一共模电感器和所述第二共模电感器感应地耦合在一起并且共享公共磁芯。7. 根据权利要求1所述的交流直流转换器，其中，所述转换器电路还被限定为具有四 个开关的全桥逆变器。8. 根据权利要求7所述的交流直流转换器，还包括控制器，所述控制器生成针对所述 四个开关的驱动信号，其中，所述驱动信号在切换周期的第一半和第二半两者期间被改变。9. 根据权利要求8所述的交流直流转换器，其中，所述控制器进行操作以使用卡尔曼 状态估计器来控制所述转换器电路的输出。10. -种高阶滤波器电路，包括： 一对差分电感器，所述一对差分电感器跨交流输入親合，其中，所述一对差分电感器中 的第一差分电感器具有电连接至所述交流输入的一侧的第一端子，以及所述一对差分电感 器中的第二差分电感器具有电连接至所述交流输入的另一侧的第一端子，所述第一差分电 感器和所述第二差分电感器感应地耦合在一起并且共享公共磁芯； 一对共模电感器，所述一对共模电感器与所述一对差分电感器串联耦合，其中，所述一 对共模电感器中的第一共模电感器具有电耦合至所述第一差分电感器的第二端子的第一 端子，以及所述一对共模电感器中的第二共模电感器具有电耦合至所述第二差分电感器的 第二端子的第一端子，所述第一共模电感器和所述第二共模电感器感应地耦合在一起并且 共享公共磁芯； 第一共模电容器，所述第一共模电容器电耦合在所述第一差分电感器的所述第二端子 与地之间； 第二共模电容器，所述第二共模电容器电耦合在所述第二差分电感器的所述第二端子 与地之间；以及 差分电容器，所述差分电容器跨所述交流输入电親合。11. 根据权利要求10所述的高阶滤波器，其中，所述一对差分电感器的耦合系数约为 Io12. 根据权利要求11所述的高阶滤波器，其中，所述一对共模电感器的耦合系数小于 Io13. 根据权利要求12所述的高阶滤波器，其中，所述差分电容器具有电耦和至所述第 一差分电感器的所述第二端子的第一端子，和电耦合至所述第二差分电感器的所述第二端 子的第二端子。14. 根据权利要求10所述的高阶滤波器，还包括第二对差分电感器，所述第二对差分 电感器与所述一对共模电感器串联耦合，其中，所述第二对差分电感器中的第一差分电感 器具有电耦合至所述第一共模电感器的第二端子的第一端子，以及所述第二对差分电感器 中的第二差分电感器具有电耦合至所述第二共模电感器的第二端子的第一端子，所述第一 共模电感器和所述第二共模电感器感应地耦合在一起并且共享公共磁芯。
【专利摘要】给出了具有减小的无源部件尺寸和共模电磁干扰的双向交流直流转换器。该转换器包括由两个耦合的差分电感器、两个耦合的共模和差分电感器、一个差分电容器和两个共模电容器形成的改进的输入级。利用该输入结构，可以极大地减小输入级的体积、重量和成本。另外，因为能够极大地衰减输入电流纹波和共模电磁干扰，所以能够采用较低的切换频率来实现较高的效率。
【IPC分类】H02M7/155
【公开号】CN105122623
【申请号】CN201480022327
【发明人】克里斯·米, 李思琪
【申请人】密执安州立大学董事会
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2014年4月16日
【公告号】CA2909594A1, US20140313795, WO2014172439A1