本技術(shù)涉及電源，尤其涉及一種功率變換裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、內(nèi)移相調(diào)制方法可實(shí)現(xiàn)寬輸入、抑制振蕩等，從而得到廣泛應(yīng)用。但內(nèi)移相調(diào)制方法中兩個(gè)橋臂之間的相位關(guān)系往往是固定的，會(huì)導(dǎo)致超前橋臂的開關(guān)損耗高于滯后橋臂的開關(guān)損耗，使得各橋臂之間的開關(guān)損耗不均衡，從而限制變換器的輸出功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種功率變換裝置及其控制方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)移相功能，還可實(shí)現(xiàn)第一橋臂和第二橋臂中開關(guān)管的損耗均衡。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種功率變換裝置，該功率變換裝置包括正直流母線、負(fù)直流母線、第一橋臂、第二橋臂、功率輸出電路和控制器。其中，第一橋臂與第二橋臂并聯(lián)或者串聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間，第一橋臂的中點(diǎn)和第二橋臂的中點(diǎn)連接功率輸出電路；第一橋臂包括串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，第二橋臂包括串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第一開關(guān)管連接正直流母線，第四開關(guān)管連接負(fù)直流母線?？刂破鳎糜谠诘谝粫r(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10；在第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20，以交替改變第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位關(guān)系。其中，第一時(shí)間區(qū)間和第二時(shí)間區(qū)間為任意兩個(gè)相鄰的時(shí)間區(qū)間。d10和d20均可理解為第一開關(guān)管和第四開關(guān)管不加移相時(shí)的初始占空比，具體的，d10為在第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為0且占空比相同的情況下，第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比；d20為在第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為0且占空比相同的情況下，第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比。假設(shè)第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為θ，則δd10和δd20均可理解為使第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為θ/2，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管相對(duì)于初始占空比的占空比變化量。具體的，δd10為第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管與第四開關(guān)管的移相時(shí)間與第一開關(guān)管的開關(guān)周期的比值的一半。δd20為第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管與第四開關(guān)管的移相時(shí)間與第一開關(guān)管的開關(guān)周期的比值的一半。第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的移相時(shí)間通常用于表示第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差從0調(diào)整至θ所需要的時(shí)間，具體等于(θ/360°)與開關(guān)周期的乘積。

3、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置可通過控制任一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比和第四開關(guān)管的占空比的均值始終為初始占空比，并且，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管的占空比均與初始占空比相差占空比變化量，從而使功率變換裝置的輸出特性與采用控制第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差始終為θ且占空比相同的傳統(tǒng)移相方案時(shí)功率變換裝置的輸出特性相同，換句話說(shuō)，使功率變換裝置可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)移相方案相同的移相功能。此外，由于任意兩個(gè)相鄰時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比與第四開關(guān)管的占空比之間的大小關(guān)系是不同的，因此，可以得到任意兩個(gè)相鄰時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一橋臂與第二橋臂之間的相位關(guān)系是不同的，換句話說(shuō)，第一橋臂與第二橋臂之間的相位關(guān)系是交替變化的，從而可以使第一橋臂中開關(guān)管的損耗接近第二橋臂中開關(guān)管的損耗，實(shí)現(xiàn)開關(guān)損耗均衡。

4、在一種可能的實(shí)施方式中，在功率變換裝置處于穩(wěn)態(tài)的情況下，d10與d20相同，δd10與δd20相同，其中，穩(wěn)態(tài)下功率變換裝置的電氣數(shù)據(jù)固定或呈周期性變化。

5、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置處于穩(wěn)態(tài)時(shí)通過控制第一開關(guān)管的占空比與第四開關(guān)管的占空比交替互換的相位輪換方式，使得在第一橋臂與第二橋臂之間的相位關(guān)系輪換前后，第一橋臂與第二橋臂之間的輸出電壓波形并不會(huì)發(fā)生變化，因此，并不會(huì)給功率變換裝置帶來(lái)過渡過程，從而可以實(shí)現(xiàn)第一橋臂與第二橋臂之間相位關(guān)系的無(wú)縫輪換。此外，功率變換裝置處于穩(wěn)態(tài)時(shí)除了可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)移相方案相同的移相功能，還可以使第一橋臂和第二橋臂中的開關(guān)損耗均衡。

6、在一種可能的實(shí)施方式中，在功率變換裝置處于暫態(tài)的情況下，d10與d20不同，或者，δd10與δd20不同，其中，暫態(tài)下功率變換裝置的電氣數(shù)據(jù)發(fā)生突變。

7、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置處于暫態(tài)時(shí)除了可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)移相方案相同的移相功能，還可以使第一橋臂和第二橋臂中的開關(guān)損耗均衡。

8、在一種可能的實(shí)施方式中，在第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制器用于保持第一開關(guān)管的載波幅值和第四開關(guān)管的載波幅值不變，控制第一開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d10+δd10)正相關(guān)且第四開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d10-δd10)正相關(guān)，以使第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10。并在第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制器用于保持第一開關(guān)管的載波幅值和第四開關(guān)管的載波幅值不變，控制第一開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d20-δd20)正相關(guān)且第四開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d20+δd20)正相關(guān)，以使第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20。

9、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置可通過改變第一開關(guān)管和第四開關(guān)管中各開關(guān)管的載波幅值的方式，使得任一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比和第四開關(guān)管的占空比的均值始終為初始占空比，并且，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管的占空比均與初始占空比相差占空比變化量，從而使功率變換裝置可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)移相方案相同的移相功能。

10、在一種可能的實(shí)施方式中，在第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制器用于保持第一開關(guān)管的調(diào)制波和第四開關(guān)管的調(diào)制波不變，控制第一開關(guān)管的載波幅值與(d10+δd10)負(fù)相關(guān)且第四開關(guān)管的載波幅值與(d10-δd10)負(fù)相關(guān)，以使第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10。并在第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，控制器用于保持第一開關(guān)管的調(diào)制波和第四開關(guān)管的調(diào)制波不變，控制第一開關(guān)管的載波幅值與(d20-δd20)負(fù)相關(guān)且第四開關(guān)管的載波幅值與(d20+δd20)負(fù)相關(guān)，以使第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20。

11、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置可通過改變第一開關(guān)管和第四開關(guān)管中各開關(guān)管的調(diào)制波幅值的方式，使得任一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比和第四開關(guān)管的占空比的均值始終為初始占空比，并且，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管的占空比均與初始占空比相差占空比變化量，從而使功率變換裝置可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)移相方案相同的移相功能。

12、在一種可能的實(shí)施方式中，功率輸出電路包括諧振單元、變壓器、第三橋臂和第四橋臂，變壓器包括原邊繞組和副邊繞組。其中，第一橋臂與第二橋臂串聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間。原邊繞組與諧振單元串聯(lián)在第一橋臂的中點(diǎn)與第二橋臂的中點(diǎn)之間，副邊繞組的兩端分別連接第三橋臂的中點(diǎn)和第四橋臂的中點(diǎn)，第三橋臂與第四橋臂并聯(lián)。

13、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置為三電平lc諧振變換器。

14、在一種可能的實(shí)施方式中，功率輸出電路包括諧振單元、變壓器、第一整流二極管和第二整流二極管，變壓器包括原邊繞組、第一副邊繞組和第二副邊繞組。其中，第一橋臂與第二橋臂并聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間。原邊繞組與諧振單元串聯(lián)在第一橋臂的中點(diǎn)與第二橋臂的中點(diǎn)之間，第一副邊繞組與第二副邊繞組串聯(lián)在第一整流二極管的陽(yáng)極與第二整流二極管的陽(yáng)極之間，第一整流二極管的陰極連接第二整流二極管的陰極。

15、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置為移相全橋變換器。

16、第二方面，本技術(shù)提供了一種功率變換裝置的控制方法，應(yīng)用于功率變換裝置，該功率變換裝置包括正直流母線、負(fù)直流母線、第一橋臂、第二橋臂和功率輸出電路。其中，第一橋臂與第二橋臂并聯(lián)或者串聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間，第一橋臂的中點(diǎn)和第二橋臂的中點(diǎn)連接功率輸出電路。第一橋臂包括串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，第二橋臂包括串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第一開關(guān)管連接正直流母線，第四開關(guān)管連接負(fù)直流母線。該方法包括：在第一時(shí)間區(qū)間控制第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10，并在第二時(shí)間區(qū)間控制第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20，以交替改變第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位關(guān)系。其中，第一時(shí)間區(qū)間和第二時(shí)間區(qū)間為任意兩個(gè)相鄰的時(shí)間區(qū)間；d10為在第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為0且占空比相同的情況下，第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比；δd10為第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管與第四開關(guān)管的移相時(shí)間與第一開關(guān)管的開關(guān)周期的比值的一半；d20為在第一開關(guān)管與第四開關(guān)管之間的相位差為0且占空比相同的情況下，第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比；δd20為第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管與第四開關(guān)管的移相時(shí)間與第一開關(guān)管的開關(guān)周期的比值的一半。

17、在一種可能的實(shí)施方式中，在功率變換裝置處于穩(wěn)態(tài)的情況下，d10與d20相同，δd10與δd20相同，其中，穩(wěn)態(tài)下功率變換裝置的電氣數(shù)據(jù)固定或呈周期性變化。

18、在一種可能的實(shí)施方式中，在功率變換裝置處于暫態(tài)的情況下，d10與d20不同，或者，δd10與δd20不同，其中，暫態(tài)下功率變換裝置的電氣數(shù)據(jù)發(fā)生突變。

19、在一種可能的實(shí)施方式中，在第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，功率變換裝置保持第一開關(guān)管的載波幅值和第四開關(guān)管的載波幅值不變，控制第一開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d10+δd10)正相關(guān)且第四開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d10-δd10)正相關(guān)，以使第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10。并在第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，功率變換裝置保持第一開關(guān)管的載波幅值和第四開關(guān)管的載波幅值不變，控制第一開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d20-δd20)正相關(guān)且第四開關(guān)管的調(diào)制波幅值與(d20+δd20)正相關(guān)，以使第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20。

20、在一種可能的實(shí)施方式中，在第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，功率變換裝置保持第一開關(guān)管的調(diào)制波和第四開關(guān)管的調(diào)制波不變，控制第一開關(guān)管的載波幅值與(d10+δd10)負(fù)相關(guān)且第四開關(guān)管的載波幅值與(d10-δd10)負(fù)相關(guān)，以使第一時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管的占空比為d10+δd10且第四開關(guān)管的占空比為d10-δd10。并在第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，功率變換裝置保持第一開關(guān)管的調(diào)制波和第四開關(guān)管的調(diào)制波不變，控制第一開關(guān)管的載波幅值與(d20-δd20)負(fù)相關(guān)且第四開關(guān)管的載波幅值與(d20+δd20)負(fù)相關(guān)，以使第二時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一開關(guān)管的占空比為d20-δd20且第四開關(guān)管的占空比為d20+δd20。

21、應(yīng)理解的是，本技術(shù)上述多個(gè)方面的實(shí)現(xiàn)和有益效果可互相參考。