双向绝缘型dc/dc变换器以及使用该双向绝缘型dc/dc变换器的智能网络的制作方法_3

文档序号:9872669阅读:来源:国知局
+(3?/2-α/2)及第2参考信号S2 = Ji/2+(-V2+a/2),基于ST和SI的交点,生成控制信号Φ I,基于ST和S2的交点,生成控制信号/ Φ 2即可。
[0047]图8(a)?(c)是表示α= β = π时控制信号φ 1、φ 11的生成方法的时序图。生成具有交流基波电压Va的2倍频率的锯齿波信号ST ο锯齿波信号ST在O和之间振动,将锯齿波信号ST的一个周期设为31。
[0048]相较于控制信号Φ11,控制信号Φ I的相位提前Θ。将控制信号φ I为“H”电平,控制信号Φ 11为“L”电平时的角度宽度设为相位差Θ。控制信号φ I为“H”电平,控制信号巾11为“L”电平时的角度宽度的中心角度和锯齿波信号ST为V2的角度一致。
[0049]换言之,生成频率为交流基波电压Va的2倍的锯齿波信号ST和第I参考信号SI=V2+(-0/2)及第3参考信号S3 = 3τ/2+(Θ/2),基于ST和SI的交点,生成控制信号Φ I,基于ST和S3的交点,生成控制信号Φ 11即可。
[0050]接下来,对一般情况下控制信号φ 1、/Φ1、Φ2、/Φ2、Φ11、/Φ 11、Φ12、/Φ 12的生成方法进行说明。生成上述锯齿波信号ST和下述第I?第4参考信号SI?S4。
51= ji/2+(-0/2+Ji/2-a/2) [rad]
52= Ji/2+(-0/2-3i/2+a/2) [rad]
53= jt/2+(0/2+3t/2-P/2) [rad]
54= jt/2+(0/2-3t/2+P/2) [rad]
基于ST和SI的交点,决定控制信号Φ I的上升沿及下降沿。基于ST和S2的交点,决定控制信号/Φ 2的上升沿及下降沿。基于ST和S3的交点,决定控制信号Φ 11的上升沿及下降沿。基于ST和S4的交点,决定控制信号/Φ 12的上升沿及下降沿。例如,根据奇数号周期的交点决定上升沿,根据偶数号周期的交点决定下降沿。将控制信号Φ 1、/Φ 2、Φ 11、/Φ 12的反转信号分别设为控制信号/Φ 1、Φ2、/Φ 11、Φ 12。
[0051]Eb>Ea时,α/2 = π/2,将控制信号Φ1、/Φ 1、Φ2、/Φ2各自的脉冲宽度α固定为jt。Ea>Eb时,β/2 = π/2,将控制信号φ 11、/φ 11、φ 12、/Φ 12各自的脉冲宽度β固定为Jic3Ea =Eb时,α/2 = β/2 = 3?/2,将控制信号Φ1、/Φ1、Φ2、/Φ2的脉冲宽度α固定为H,同时将控制信号Φ 11、/Φ 11、Φ 12、/Φ 12各自的脉冲宽度β固定为Ir。
[0052]图9(a)?(g)是表示Ea>Eb时控制信号Φ1、/Φ2、Φ 11、/Φ 12的生成方法的时序图。生成上述锯齿波信号ST。由于Ea>Eb,因此,β/2 = 3?/2,将控制信号Φ11、/Φ12各自的脉冲宽度β固定为π。由于β = π,因此,33 = 34 = 31/2+9/24142如上所述。
[0053]如图9(a)所示,求出锯齿波信号ST和第I?第4参考信号SI?S4的交点。如图9(a)(b)所示,在ST和SI的奇数号交点处使控制信号Φ I上升,在ST和SI的偶数号交点处使控制信号φ I下降。控制信号/Φ I是控制信号Φ I的反转信号。
[0054]如图9(a)(C)所示,在ST和S2的奇数号交点处使控制信号/Φ 2上升,在ST和S2的偶数号交点处使控制信号/ Φ 2下降。控制信号Φ 2是控制信号/ Φ 2的反转信号。
[0055]如图9(b)?(d)所示,在控制信号Φ1、/Φ2均为“H”电平时,交流基波电压VaS+Ea,在控制信号Φ 1、/ Φ 2均为“L”电平时,交流基波电压Va为-Ea,在控制信号Φ 1、/ Φ 2中的任一个为“H”电平而另一个为“L”电平时,交流基波电压Va为0V。
[0056]如图9(a)(e)所示,在ST和S3的奇数号交点处使控制信号Φ 11上升,在ST和S3的偶数号交点处使控制信号Φ 11下降。控制信号/Φ 11是控制信号Φ 11的反转信号。
[0057]如图9(a)(f)所示,在ST和S4的奇数号交点处使控制信号/Φ 12上升,在ST和S4的偶数号交点处使控制信号/Φ 12下降。控制信号Φ 12是控制信号/Φ 12的反转信号。
[0058]如图9 (e)?(g),在控制信号Φ 11、/ Φ 12均为“H”电平时,交流基波电压Vb为+Ea,在控制信号Φ 11、/ Φ 12均为“L”电平时,交流基波电压Vb为-Ea。由此,交流基波电压Va和Vb的有效值一致,功率因数维持为较高值。相较于交流基波电压Vb的相位,交流基波电压Va的相位提前Θ,因此,将直流电力从逆变器I供应给逆变器2。
[0059]在本实施方式I中,减小直流电压Ea、Eb中量值较高的直流电压所对应的交流基波电压Va或Vb的脉冲宽度,使Va和Vb的有效值一致后,根据要流入的电流值及方向,设定交流基波电压Va、Vb的相位差Θ。因此,即使在直流电压Ea、Eb发生较大变动的情况下,也能够稳定地在直流电路5、6之间供应接受直流电力。
[0060]具体为,即使直流电压Ea(或Eb)大幅度(例如-20%)低于额定值,直流电压Eb(或Ea)大幅度(例如+20%)高于额定值时,也能够将直流电力从直流电路5(或6)供应给直流电路6(或5)。
[0061 ] 例如,在绝缘型变压器3的匝数比为1:1,直流电压Ea、Eb的额定值均为100V时,SP使Ea降低为80V,Eb上升到120V,仍然能够将直流电力从Ea侧供应给Eb侧。另外,现有的常规绝缘型DC/DC变换器在Ea为100V、Eb为70?80V时,能够供应电力,但如果Eb高于80V便不能供应电力。
[0062]此外,在本实施方式I中,对于在直流电路5、6之间供应接受的直流电力,能够进行正负地线性控制,进而,能够在数msec以内的瞬间使电力流动方向反转。从而在2个电压变动幅度较大的直流电路5、6绝缘的状态下,能够顺利地实施双向电力交换,并且,由于接地的分离,确保了安全性并解决了 EMI问题及耐压问题。
[0063]另外,在本实施方式I中,减小直流电压Ea、Eb中量值较高的直流电压所对应的交流基波电压Va或Vb的脉冲宽度α或β,使Va和Vb的有效值一致,但并不限定于此,也可以减小交流基波电压Va或Vb的脉冲宽度,使得Va和Vb的有效值之差在规定值以下。此外,还可以减小交流基波电压Va或Vb的脉冲宽度α或β,使得Va和Vb的有效值之差与Va或Vb的有效值之比在几%以下。
[0064]此外,在本实施方式I中,利用电压检测器VSl检测端子Tl、Τ2之间的直流电压Ea,利用电压检测器VS2检测端子T3、T4之间的直流电压Eb,但并不限定于此,也可以通过其他方法检测直流电压Ea、Eb ο例如,可经由信号变压器,将逆变器1、2的输出交流电压获取到控制电路4,并对获取的交流电压的波峰值进行取样,根据取样的波峰值间接地检测直流电压Ea、Eb0
[0065]另外,在本实施方式I中,设有2个电抗器L1、L2,可以除去2个电抗器L1、L2中的I个电抗器,如果绝缘型变压器3具有漏电感,则可以除去2个电抗器L1、L2。
[0066]此外,在本实施方式I中,在锯齿波信号ST的奇数号周期中,在锯齿波信号ST和参考信号SI?S4的交点处分别使控制信号Φ 1、/Φ 1、Φ2、/Φ 2上升,在锯齿波信号ST的偶数号周期中,在锯齿波信号ST和参考信号SI?S4的交点处分别使控制信号φ 1、/φ 1、Φ 2、/Φ2上升,但并不限定于此,也可以存储奇数号或偶数号周期中锯齿波信号ST和参考信号SI?S4的交点的相关信息,基于存储的信息,分别生成控制信号Φ1、/Φ1、Φ2、/Φ2。
[0067]例如,可以在锯齿波信号ST的奇数号周期中,在锯齿波信号ST和参考信号SI?S4的交点处分别使控制信号巾1、/>1、巾2、/>2上升,并对这些交点的相关信息进行存储,基于存储的信息,在锯齿波信号ST的偶数号周期中,分别使控制信号Φ1、/Φ1、Φ 2、/Φ 2下降。这种情况下,能够使交流基波电压Va、Vb各自的波形正负对称,从而能够防止绝缘型变压器3中发生偏磁。
[0068][实施方式2]
图10是表示本发明实施方式2的智能网络的结构的框图。在图10中,该智能网络包括实施方式I中所说明的结构的双向绝缘型DC/DC变换器20和2个直流电力系统21、22。
[0069]直流电力系统21包含:商用交流电源30、太阳能发电机31、风力发电机32、PWM变换器33、转换器34,35、直流母线36、充放电控制用转换器37,38、LiPo电池39、双电层电容器40以及负载41。
[0070]商用交流电源30生成商用交流电力。Pmi变换器33将来自商用交流电源30的商用交流电力转换为规定的直流电压Ea(例如300V)的直流电力,供应给直流母线36。此外,当商用交流电力不足时,PWM变换器33按商用频率将来自直流母线36的直流电力转换为规定电压的交流电力,供应给商用交流电源30。
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