CN204859014U - 一种输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置 - Google Patents
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Abstract
一种输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置。该装置由n个AC-DC变换器子模块通过输入侧串联输出侧并联构成，AC-DC变换器子模块由四对反向串联的MOS管共同组成的全桥式周波变换器、高频变压器和桥式整流滤波电路组成，高频变压器原边为由四对反向串联的MOS管共同组成的全桥式周波变换器，在全桥式周波变换器的超前臂的中点和全桥式周波变换器滞后臂的中点之间接入一个串联LC网络，所述LC网络由一个电感和一个电容串联而成，电感和电容位置可以互换，T为高频变压器，高频变压器副边为由四个二极管及电感、电容组成的桥式整流滤波电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域在电力***中的应用，尤其涉及一种输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置。
背景技术
随着现代工业的高速发展，不同功率等级的高压输入开关型电力电子变换器已经渗透到国民经济的各个行业。为了提高高压电力电子变换器的性能，必须提高电源的开关频率，常用的IGBT虽然耐压高，但工作频率较低，故一般采用MOSFET，但MOSFET耐压值不是很高，容量有限。所以传统电力电子拓扑在高压场合的应用受到了一定的限制。电力电子器件耐压的增加往往伴随着通流能力的下降和成本的提高。由于功率器件的限制，高压输入电源不能与传统拓扑一样进行设计，需要采用新型的拓扑配合新型的控制方法实现高输入电压的变化。通过输入串联输出并联把交流变换器模块组合起来可适用于高电压输入低电压大电流输出型的场合，该种拓扑结构的均压均功率控制方法通常有相同占空比控制，其缺点是模块参数不一致则无法实现均功率。而基于有源输入电压控制的方法需要采样每个模块的输入电压，这种控制比较复杂。
发明内容
本实用新型为了克服传统控制方法的不足，提出了一种输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置，所述输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置的主电路如图1所示，由n个相同的AC-DC变换器子模块通过输入端串联、输出端并联的形式构成，其中n为2或者2以上数字。如图2所示，AC-DC变换器子模块由四对反向串联的MOS管共同构成的全桥式周波变换器、高频变压器和桥式整流滤波电路组成，高频变压器原边为由四对反向串联的MOS管共同组成的全桥式周波变换器，Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b为MOS管，其中Q1a、Q1b、Q3a、Q3b构成全桥式周波变换器超前桥臂，Q2a、Q2b、Q4a、Q4b构成全桥式周波变换器滞后桥臂，在全桥式周波变换器的超前臂的中点和全桥式周波变换器滞后臂的中点之间接入一个串联LC网络，所述LC网络由一个电感和一个电容串联而成，电感和电容位置可以互换，T为高频变压器，高频变压器副边为由四个二极管及电感、电容组成的桥式整流滤波电路。
该输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置使用输出电流交叉反馈控制，不需要采样每个输入模块的输入电压，即使在模块参数不一致时也能实现模块之间良好的功率均分。如图3所示vref为AC-DC变换器子模块输出电压给定信号；vof为输出电压反馈信号；Gvo为电压调节器；vout为电压调节器输出，也是各个模块输出电流的给定信号；if1，if2，…，ifn分别为对应的各个模块的电感电流反馈信号；Gi为电流误差调节器；Xout1，Xout2，Xout3，…，Xoutn分别为各个对应模块的调制信号；K为占空比产生环节传递函数，为载波峰值的倒数；d1，d2，…，dn为各个模块对应的输出占空比信号。从图中可以看出，n个模块中的任意一个电流反馈信号，为其他各个模块电流之和，而非本模块的电流。AC-DC变换器子模块中全桥式周波变换器的给定电压vref与输出电压反馈vof相减送给电压调节器，电压调节器GVO输出的值作为n个全桥式周波变换器的电流给定，对于任一全桥式周波变换器，电流给定与其他所有AC-DC变换器子模块的输出电流采样之和相减送给各个电流误差调节器Gi，各个电流误差调节器Gi输出的值作为调制波产生PWM信号通过K占空比产生环节，控制各个模块全桥式周波变换器输出，整个输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置采用输出电流交叉反馈的控制方式，使各个AC-DC变换器子模块输出电流相等，从而使得各个AC-DC变换器子模块的输入电压均等，最终实现各个子模块之间的功率均分。
附图说明
图1是输入串联输出并联模块化交流变换器结构图。
图2是AC-DC变换器子模块拓扑电路。
图3是输入串联输出并联模块化交流变换器输出电流交叉反馈控制框图。
具体实施方式
图1为输入串联输出并联模块化交流变换器结构图，其中模块1至模块n为n个单独的相同AC-DC变换器子模块，模块1至模块n在输入端分别与各自的输入电容C1至Cn并联，各个模块的输出端并联，组成了输入串联输出并联多模块交流变换器***。控制方式采用输出电流交叉反馈控制，如图3所示，AC-DC变换器子模块中全桥式周波变换器的给定电压vref与输出电压反馈vof相减送给电压调节器，电压调节器GVO输出的值作为n个全桥式周波变换器的电流给定，对于任一全桥式周波变换器，电流给定与其他所有AC-DC变换器子模块的输出电流采样之和相减送给各个电流误差调节器Gi，各个电流误差调节器Gi输出的值作为调制波产生PWM信号通过K占空比产生环节，控制各个模块全桥式周波变换器输出，整个输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置采用输出电流交叉反馈的控制方式，使各个AC-DC变换器子模块输出电流相等，从而使得各个AC-DC变换器子模块的输入电压均等，最终实现各个子模块之间的功率均分。
从图3中可以看出，n个模块中的任意一个电流反馈信号，为其他各个模块电流之和，而非本模块的电流。假设在某一时刻输入有一个扰动，从而使模块1输入电压vin1增大，vi2…vin减小。在此时，vin1增大将导致if1的增大，vin2减小将导致if2的减小。采用输出电流交叉反馈控制，由控制环路可知，d2将减小，d1将增大，结果导致vin1减小，vin2增大。通过***控制环路的调节，抑制了电容上电压的干扰。，从而使***重新达到平衡状态。
Claims (1)
1.一种输入串联输出并联模块化交流变换器功率均分装置，其特征在于该变换器结构由n个AC-DC变换器子模块通过输入侧串联输出侧并联构成，AC-DC变换器子模块由四对反向串联的MOS管共同组成的全桥式周波变换器、高频变压器和桥式整流滤波电路组成，高频变压器原边为由四对反向串联的MOS管共同组成的全桥式周波变换器，Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b为MOS管，其中Q1a、Q1b、Q3a、Q3b构成全桥式周波变换器超前桥臂，Q2a、Q2b、Q4a、Q4b构成全桥式周波变换器滞后桥臂，在全桥式周波变换器的超前臂的中点和全桥式周波变换器滞后臂的中点之间接入一个串联LC网络，所述LC网络由一个电感和一个电容串联而成，电感和电容位置可以互换，T为高频变压器，高频变压器副边为由四个二极管及电感、电容组成的桥式整流滤波电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN110798074A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-14 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种级联型单相交流转直流隔离变换器 |
| CN111865085A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种组合型隔离变换器的控制方法及控制装置 |
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2015
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| CN110798074B (zh) * | 2019-11-11 | 2021-06-18 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种级联型单相交流转直流隔离变换器 |
| CN111865085A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种组合型隔离变换器的控制方法及控制装置 |
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