掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

一种直流转换电路

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


一种直流转换电路

技术领域

本申请涉及但不限于电流控制技术领域,特别涉及一种直流转换电路。

背景技术

三相交错并联直流变换器因其体积小,功率密度高,输出电流纹波小,电能质量高等优点被广泛应用。现有技术中,通过控制三相交错并联直流变换器的开关管的占空比调整输出电压。其控制电路分为电流模式控制电路和电压模式控制电路,其中,电流模式控制电路又分为峰值电流控制电路和平均电流控制电路。三相交错并联直流变换器和其控制电路形成直流转换电路。

在采用峰值电流控制电路控制三相交错并联直流变换器的开关管时,由于三相交错并联直流变换器常存在三相电感电流幅度区间不一致的电流不均衡的问题,会产生谐波震荡。

发明内容

本申请实施例提供一种直流转换电路,能够解决三相交错并联直流变换器三相电流不均衡的问题,抑制谐波的产生。

本申请实施例提供一种直流转换电路,包括:转换电路和控制电路;所述控制电路包括多个调制电路、多个补偿电路和多个控制信号产生电路;其中,所述转换电路,用于利用所述多组控制信号和电源,产生多路电感电流;基于所述多路电感电流和输出负载得到输出信号;每个所述调制电路,用于基于所述输出信号的电压和基准电压之间的控制偏差,以及对应的一路转换电流,产生一个调制参数;其中,转换电流为电感电流的采样值;每个所述补偿电路,用于基于所述多路转换电流的电流均值,和对应的一路转换电流,产生一个补偿参数;将所述补偿参数补偿至所述对应的调制参数,得到补偿调制参数;每个所述控制信号产生电路,用于基于多路载波信号中对应的一路载波信号和对应的所述补偿调制参数,产生一组控制信号,得到多组控制信号;所述多路载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同。

在一些实施例中,所述调制电路包括:第一减法运算电路,用于利用所述控制偏差减去所述对应的一路转换电流,得到第一电流偏差值;第一比例积分调节器,用于对所述第一电流偏差值进行比例积分调节,产生所述调制参数。

在一些实施例中,所述补偿电路包括:第二减法运算电路,用于利用所述电流均值减去所述对应的一路转换电流,得到第二电流偏差值;系数运算电路,用于对第二电流偏差值乘以预设系数,得到调节补偿参数,作为所述补偿参数;所述补偿参数的数值范围与所述载波信号的幅度范围相同;第一加法运算器,基于所述补偿参数对所述调制参数进行补偿,得到所述补偿调制参数。

在一些实施例中,所述补偿电路还包括:限幅电路,用于调整所述调节补偿参数的值,得到所述补偿参数。

在一些实施例中,所述控制电路包括:第三减法运算电路,用于利用所述输出信号的电压减去所述基准电压,得到电压偏差值;第二比例积分调节器,用于对所述电压偏差值进行比例积分调节,得到所述控制偏差。

在一些实施例中,所述控制电路包括:第二加法运算电路,用于将所述多路转换电流相加,得到总电流;比例运算电路,用于将所述总电流除以所述多路转换电流的数量,得到所述电流均值。

在一些实施例中,所述转换电路包括:电源、桥臂单元和输出负载;所述桥臂单元包括多相交错并联的桥臂模块;每一相所述桥臂模块包括:电阻、电感、第一开关管和第二开关管;其中,所述电阻的第一端与电源的正极连接,所述电阻的第二端与所述电感的第一端连接,所述电感的第二端与所述第一开关管的漏级、所述第二开关管的源级连接;所述第一开关管的源级与电源的负极、所述输出负载的第一端连接;所述第二开关管的漏级与所述输出负载的第二端连接。

在一些实施例中,所述控制信号产生电路包括:比较器电路;所述比较器电路的第一输出端与对应的一相桥臂模块中的第一开关管的门极连接,所述比较器电路的第二输出端与对应的桥臂模块中的第二开关管的门极连接;所述比较器电路,用于将所述对应的一路载波信号和对应的所述补偿调制参数作比较处理,通过所述第一输出端输出所述第一控制信号,通过所述第二输出端输出所述第二控制信号;所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位相反;所述第一控制信号和所述第二控制信号为一组所述控制信号。

在一些实施例中,所述直流转换电路还包括:采样保持电路;所述控制信号产生电路还包括触发信号产生电路;所述触发信号产生电路,用于根据所述对应的一路载波信号在每个周期内的极值产生触发信号;所述采样保持电路,用于基于多个所述触发信号产生电路产生的所述触发信号,对所述多相桥臂模块产生的多个电感电流进行采样,得到所述多路转换电流;多个所述触发信号和多个所述电感电流一一对应。

在一些实施例中,所述转换电路包括:第一电容;所述第一电容与所述输出负载并联;所述第一电容用于对所述输出信号进行滤波。

在一些实施例中,所述控制电路包括:斜坡补偿电路,用于基于斜坡补偿法,将补偿斜率补偿入所述多个调制电路中的第一调制电路;所述第一调制电路对应的转换电流的电流值在第一电流范围内;所述多个调制电路中第二调制电路对应的转换电流的电流值在第二电流范围内;所述第二调制电路为所述多个调制电路中所述第一调制电路以外的其他调制电路;所述第一电流范围不同于所述第二电流范围。

本申请实施例所提供的一种直流转换电路,包括转换电路和控制电路;控制电路包括多个调制电路、多个补偿电路和多个控制信号产生电路;转换电路用于利用多组控制信号和电源产生多路转换电流,并基于多路转换电流和输出负载得到输出信号;调制电路,用于基于输出信号的电压和基准电压之间的控制偏差,以及对应的一路转换电流,产生一个调制参数;补偿电路,用于基于多路转换电流的电流均值,和对应的一路转换电流,产生一个补偿参数;将所述补偿参数补偿至所述对应的调制参数,得到补偿调制参数;控制信号产生电路,用于基于多路载波信号中对应的一路载波信号和对应的补偿调制参数,产生一组控制信号,得到多组控制信号;多路载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同,由于控制电路产生的控制信号是由基于补偿参数补偿至调制参数得到的调制补偿参数和多路载波信号得到的,因此,由控制信号控制的转换电路产生的多相转换电流得以均衡,从而抑制了直流转换电路中谐波的产生。

附图说明

图1a是现有技术中的三相交错并联直流转换电路的三相电感电流的波形仿真图;

图1b是现有技术中的三相交错并联直流转换电路的总电流的波形仿真图;

图1c是现有技术中的三相交错并联直流转换电路的电压的波形仿真图;

图2是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图3是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图4是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图5是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图6是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图7是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图8是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的转换电路的结构示意图;

图9是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的转换电路的结构示意图;

图10是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的转换电路的结构示意图;

图11是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图12是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图;

图13是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的控制电路部分的结构示意图;

图14a是本申请实施例提供的一种直流转换电路的三相电感电流的波形仿真图;

图14b是本申请实施例提供的一种直流转换电路的总电流的波形仿真图;

图14c是本申请实施例提供的一种直流转换电路的电压的波形仿真图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本申请的限制,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中,所涉及的术语“第一第二第三”仅仅是是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一第二第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使在本实施例中描述的本申请实施例能够以除了在在本实施例中图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的,不是旨在限制本申请。

三相交错并联直流转换电路是由三相交错并联直流变换器和其控制电路组成的,三相交错并联直流转换电路中存在三相电感电流:第一相电感电流、第二相电感电流和第三相电感电流。如果该电路中不存在均流模块,就会使得三相电感电流的幅值落在不同的区间范围内。如图1a所示,第三相电感电流的幅值范围大约在100~400A,第一相电感电流和第二相电感电流的幅值范围大约在140~550A,显然,第三相电感电流的幅值范围不同于第一相电感电流和第二相电感电流的幅值范围。此外,如图1a所示,第三相电感电流和其他两相电感电流在波形有明显的区别:第一相和第二相电感电流的波形是稳定的三角波,第三相电感电流的波形不是三角波;这说明了三相交错并联的直流转换电路的第三相出现了谐波震荡。现有技术中,三相交错并联的直流转换电路的三相电流如果不均衡,就会出现谐波震荡的现象。三相电感电流的周期大约是20μs。在三相交错并联的直流转换电路中,在理想情况下,总电流的周期应该是三相电感电流的周期的1/3。

图1b展示的是由图1a的三相电感电流叠加得到的总电流的波形仿真图。可以看出,图1b中的总电流的周期大约是20μs,也就是说,总电流的周期并不是三相电感电流周期的1/3。因此,出现谐波震荡的三相交错并联的直流转换电路中的总电流的周期不是三相电感电流周期的1/3。

图1c展示的是与图1a对应的电压的波形仿真图。电压的周期大约是20μs,也就是说,电压的周期也不是三相电感电流周期的1/3。因此,出现谐波震荡的三相交错并联的直流转换电路中的电压的周期不是三相电感电流周期的1/3。

为了解决现有技术中的多相交错并联直流转换电路中存在的谐波震荡的问题,本申请提供了一种直流转换电路,该直流转换电路主要通过实现多相电感电流的均衡,从而降低谐波震荡产生的概率。

图2为本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图。这里,将任意一个调制电路记为201-i,将任意一个补偿电路记为202-i,将任意一个控制信号产生电路记为203-i;其中,i和N均为整数,1≤i≤N,N≥2。如图2所示,该直流转换电路包括控制电路20和转换电路21;控制电路20包括多个调制电路201-1至201-N、多个补偿电路202-1至202-N和多个控制信号产生电路203-1至203-N;转换电路21,用于利用多组控制信号和电源,产生多路电感电流,基于多路电感电流和输出负载得到输出信号;每个调制电路201-i,用于基于输出信号的电压和基准电压之间的控制偏差,以及对应的一路转换电流,产生一个调制参数;其中,转换电流是电感电流的采样值;每个补偿电路202-i,用于基于多路转换电流的电流均值,和对应的一路转换电流,产生一个补偿参数;之后,将补偿参数补偿至对应的调制参数,得到补偿调制参数;每个控制信号产生电路203-i,用于基于多路载波信号中对应的一路载波信号和对应的补偿调制参数,产生一组控制信号,得到多组控制信号;多路载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同。

在本申请实施例中,转换电路21产生的电感电流的路数和控制电路20产生的控制信号的组数相同。

需要说明的是,基准电压是转换电路21的输出负载的理想电压,基准电压可以根据用户的需求进行调整;输出信号的电压是指输出负载的实际电压。控制偏差是基于基准电压和输出信号的电压的差值产生的。示例性的,转换电路21的电源电压是120V,用户设置的输出负载的理想电压是340V,此时,控制电路20产生的多组控制信号是为了将转换电路21的较低的电源电压值120V升压至输出负载的较高电压值340V;但是,在实际操作中,转换电路21的输出负载的实际电压可能只达到200V。也就是说,基准电压和输出信号的电压之间相差140V的电压差值;此时,根据140V的电压差值产生对应的控制偏差。

这里,多路转换电流是通过对转换电路21中的多路电感电流进行采样得到的;多路转换电流的电流均值是指多路转换电流的平均值。转换电路21产生的多路电感电流经过采样后,会被反馈到控制电路20中。控制电路20中的调制电路201-i根据多路转换电流和控制偏差生成多个调制参数;控制电路20中的补偿电路202-i根据多路转换电流和电流均值生成多个补偿参数,并且将多个补偿参数对应地补偿到多个调制参数中,生成多个补偿调制参数。

这里,多路载波信号一般为多路三角载波信号,多路三角载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同。示例性的,多路载波信号为三路三角载波信号,三路载波信号就会互相错相120度,即相邻两路的三角载波信号之间相位差为120度。示例性的,多路载波信号为多路单位三角载波信号,单位三角载波信号是指幅值为1的三角载波信号。

这里,每个控制信号产生电路203-i基于对应的补偿调制参数和对应的一路载波信号产生一组控制信号,多个控制信号产生电路203-i产生多组控制信号;其中,产生的多组控制信号用于控制转换电路21。

这里,补偿参数对对应的调制参数进行补偿,使得生成的补偿调制参数的数值范围在载波信号的幅度范围之内,且多个补偿调制参数的数值范围趋近。如此,使得直流转换电路中,基于多组控制信号产生的多路电感电流的幅值范围落在同一个范围区间,即使得产生的三相电感电流均衡。

示例性的,N可以取3。此时,控制电路20中有三个调制电路、三个补偿电路以及三个控制信号产生电路。对应地,转换电路21,利用三组控制信号和电源,产生三路电感电流,并且基于三路电感电流和输出负载得到输出信号。对应地,存在三路载波信号,产生三组控制信号。

本申请实施例所提供的一种直流转换电路,包括转换电路和控制电路;控制电路包括多个调制电路、多个补偿电路和多个控制信号产生电路;转换电路用于利用多组控制信号和电源产生多路电感电流,并基于多路电感电流和输出负载得到输出信号;调制电路,用于基于输出信号的电压和基准电压之间的控制偏差,以及对应的一路转换电流,产生一个调制参数,其中转换电流为电感电流的采样值;补偿电路,用于基于多路转换电流的电流均值,和对应的一路转换电流,产生一个补偿参数;将所述补偿参数补偿至所述对应的调制参数,得到补偿调制参数;控制信号产生电路,用于基于多路载波信号中对应的一路载波信号和对应的补偿调制参数,产生一组控制信号,得到多组控制信号;多路载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同,由于,转换电路的控制信号是补偿调制参数和载波信号生成的,且补偿调制参数是由补偿参数补偿至调制参数后得到的,因此,由该控制信号控制转换电路,会使得产生的多路电感电流均衡,降低了直流转换电路中的谐波震荡产生的概率。

图3是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路。这里,将任意一个第一减法运算电路记为30-i,将任意一个第一比例积分调节器记为31-i。

如图3所示,调制电路201-i包括:第一减法运算电路30-i,用于利用控制偏差减去对应一路的转换电流,得到第一电流偏差值;第一比例积分调节器31-i,用于对第一电流偏差值进行比例积分调节,得到调制参数。

在本申请实施例中,第一比例积分调节器31-i,通过比例积分调节,将输入自身的第一电流偏差值调节为0,从而输出调制参数。

这里,调制电路201-i也称为电流内环电路。电流内环电路的输出即为调制参数,该调制参数只与对应的一路转换电流相关,与其他几路的转换电流无关,因此,多路转换电流之间的偏差会被反映在多个调制参数上,如果直接采用该调制参数产生控制信号,那么,产生的多组控制信号之间的差异就会较大,利用差异较大的控制信号控制转换电路21,就会使得直流转换电路的多相电感电流不均衡,进一步,直流转换电路会产生谐波震荡现象。

这里,本申请实施例存在多个电流内环电路,电流内环电路和转换电流是对应的。

图4是本申请实施例提供的一种可选的的直流转换电路。这里,将任意一个第二减法运算电路记为40-i,将任意一个系数运算电路记为41-i,将任意一个第一加法运算电路记为42-i。

如图4所示,该直流转换电路中的补偿电路202-i包括:第二减法运算电路40-i,用于利用电流均值减去对应的一路转换电流,得到第二电流偏差值;系数运算电路41-i,用于对第二电流偏差值乘以预设系数,得到调节补偿参数,作为补偿参数;补偿参数的数值范围与所述载波信号的幅度范围相同;第一加法运算电路42-i,基于补偿参数对调制参数进行补偿,得到补偿调制参数。

在本申请实施例中,系数运算电路42-i可以通过比例积分调节器实现,此时,比例积分调节器只进行比例调节,不进行积分调节。

需要说明的是,补偿参数的数值范围和载波信号的幅度范围相同。示例性的,载波信号的幅度范围为0至B,那么对应的补偿参数的数值范围为-0.5B至+0.5B。

这里,通过将补偿参数补偿至调制参数,可以使得到的多个补偿调制参数的数值范围尽可能地趋近,通过多个补偿调制参数和多路载波信号得到的多组控制信号之间的差异就会减小,如此,利用得到的多组控制信号控制转换电路,会使得直流转换电路中的多相电感电流均衡,降低了直流转换电路中谐波震荡产生的概率。

图5是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路。这里,将任意一个限幅电路记为43-i。

为了保证补偿电路202-i得到的补偿参数可以起到良好的补偿作用,如图5所示,直流转换电路中的补偿电路202-i,还包括限幅电路43-i,其中,限幅电路43-i位于系数运算电路41-i和第一加法运算电路42-i之间,用于调整调节补偿参数的值,得到补偿参数。

这里,限幅电路43-i的作用是调整限制补偿参数的数值范围。在一些实施例中,经过系数运算电路42-i得到的调节补偿参数作为补偿参数补偿至调制参数后,会出现补偿调制参数的数值范围不在载波信号的幅度范围之内的极端情况,这种极端情况的发生会直接导致整个直流转换电路出现错误。而补偿电路202-i中的限幅电路43-i,会降低这种极端情况发生的概率,提高了整个转换电路的稳定性。

本申请实施例提供一种如图6所示的直流转换电路,其中,该直流转换电路,还包括:第三减法运算电路50,用于利用输出信号的电压减去所述基准电压,得到电压偏差值;第二比例积分调节器51,用于对电压偏差值进行比例积分调节,得到控制偏差。

这里,得到的控制偏差会被输入至多个调制电路201-i中,参与多个调制参数的产生。由第三减法运算电路50和第二比例积分调节器51组成的电路,又被称为电压外环电路。如图5所示,本申请实施例中,只存在一个电压外环电路;多个电流内环电路共用一个电压外环电路。

图7是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路,其中,该直流转换电路,还包括:第二加法运算电路60,用于将多路转换电流相加,得到总电流;比例运算电路61,用于将总电流除以所述多路转换电流的数量,得到所述电流均值。

在本申请实施例中,得到的电流均值会被输入至多个补偿电路202-i中,参与补偿参数的产生。电流均值是对多路转换电流进行处理得到的,而多路转换电流是通过对多路电感电流进行采样得到的,也就是说,电流均值是对多路电感电流进行采样后处理得到的,而不是直接对转换电路21的总电流进行采样处理得到的。如此,不需要对直流转换电路中的总电流进行采样以及滤波,简化了信号处理。

转换电路21一般是多相交错并联的直流变换器。在一些实施例中,转换电路21是三相交错并联的直流变换器。在一些实施例中,转换电路21是三相交错并联的升压直流变换器。

图8是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的转换电路的结构示意图,其具体为三相交错并联的升压直流变换器的结构示意图。

如图8所示,该转换电路21,包括:电源210、桥臂单元211和输出负载212;其中,桥臂单元211包括三相交错并联的桥臂模块,每一相桥臂模块包括电阻、电感、第一开关管和第二开关管,具体地:电阻R1、电感L1、第一开关管V11以及第二开关管V12组成了第一相桥臂模块,电阻R2、电感L2、第一开关管V21以及第二开关管V22组成了第二相桥臂模块,电阻R3、电感L3、第一开关管V31以及第二开关管V32组成了第三相桥臂模块。其中,每一相桥臂模块的连接结构如下:电阻的第一端与电源的正极连接,电阻的第二端与电感的第一端连接,电感的第二端与第一开关管的漏级连接,第一开关管的漏级和第二开关管的源级连接;第一开关管的源级与电源的负极、输出负载的第一端连接;第二开关管的漏级与输出负载的第二端连接。

多相交错并联的直流变换器和三相交错并联的直流变换器的区别只在于桥臂单元的桥臂模块的相数不同。多相交错并联的直流变换器的元器件连接方式与三相交错并联的直流变换器的元器件连接方式完全相同。

如图8所示的三相交错并联的升压直流变换器的工作原理是:当一相桥臂模块的下管(第一开关管)导通时,对应桥臂模块的上管(第二开关管)关断,电流从电源出发,依次流经电阻和电感,然后经过下管,回到电源负极,此时,电路左侧的电源给电感充电;当上管导通时,电感就会放电,电流从上管走,对右侧的电路进行充电;如此,通过调整上下管的导通时间,就可以控制电感充放电的时间,从而可以控制右侧电路的输出负载上的输出电压的大小。其他两相错相进行工作,如此,可以产生三路错相的电感电流。

图9是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的转换电路的结构示意图。如图9所示,该转换电路21,还包括:与输出负载212并联的第一电容213;第一电容213,用于对输出负载的输出信号进行滤波处理。此外,所述第一电容213还可以起到储能的作用。

在一些实施例中,转换电路21,还包括:电阻R;如图10所示,电阻R和第一电容213串联。

图11是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路。在该实施例中,转换电路21是三相交错并联的升压直流变换器,该直流转换电路是由三相交错并联的升压直流变换器和对应的控制电路组成的。这里,将任意一个比较器电路记为80-i。

如图11所示,其中,控制信号产生电路203-i,包括:比较器电路80-i。用于将输入至自身的补偿调制参数和对应的一路载波信号作比较,产生第一控制信号PWMi1和第二控制信号PWMi2。第一控制信号PWMi1和第二控制信号PWMi2分别由比较器电路80-i的第一输出端和第二输出端输出至转换电路21中。第一控制信号PWMi1和第二控制信号PWMi2的相位相反;第一控制信号PWMi1和第二控制信号PWMi2为一组控制信号。比较器电路80-i的第一输出端与对应的一相桥臂模块中的第一开关管Vi1的门极连接,比较器电路80-i的第二输出端与对应的桥臂模块中的第二开关管Vi2的门极连接。

需要说明的是,当载波信号的幅度值大于补偿调制参数的数值时,比较器电路80-i的第一输出端的输出值为1,当载波信号的幅度值小于补偿调制参数的数值时,比较器电路80-i的第一输出端的输出值为0。因此,第一控制信号是脉冲宽度调制PWM波(Pulsewidth modulation wave)。比较器电路80-i的第二输出端的输出与第一端的输出完全相反,即第一控制信号PWMi1和第二控制信号PWMi2的相位完全相反,为一组控制信号,分别用于控制一相桥臂模块的两个开关管的导通和关断。

图12是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路的结构示意图。在该实施例中,转换电路21是三相交错并联的升压直流变换器,该直流转换电路是由三相交错并联的升压直流变换器和对应的控制电路组成的。这里,将任意一个触发信号产生电路记为81-i。

如图12所示,直流转换电路还包括:采样保持电路90;控制信号产生电路203-i还包括:触发信号产生电路81-i;其中,触发信号产生电路81-i用于根据对应的一路载波信号在每个周期内的极值产生触发信号,三个触发信号产生电路对应产生三个触发信号SH1、SH2以及SH3;采样保持电路90用于基于三个触发信号,对转换电路21中桥臂单元211的多相桥臂模块产生的三路电感电流进行采样,得到三路转换电流;其中,三个触发信号和三路电感电流一一对应。

这里,由采样保持电路采集得到的三路转换电流会被对应地输入到三个调制电路201-i以及三个补偿电路202-i中。

需要说明的是,当转换电路21为多相交错并联的直流变换器时,触发信号产生电路81-i产生多个触发信号,并且对多相桥臂产生的多路电感电流进行采样,得到多路转换电流;多个触发信号和多路电感电流一一对应。

在本申请实施例中,多路电感电流的周期和产生对应触发信号的载波信号的周期是相同的。根据载波信号确定采样电感电流的时间点,利用每周期一次的采样保持实现了对多相桥臂模块的电感电流的处理,简化了信号处理的工作。经过采样保持模块采样得到的转换电流的波形理想情况下是一条平滑的线。且通过比较采样得到的多路转换电流的大小,可以快速确定出出现谐波震荡的一相桥臂模块。示例性的,存在一路转换电流明显低于或者高于其他路的转换电流,则这一路转换电流对应的桥臂模块产生了谐波震荡。

在本申请实施例中,采样保持电路通过采样多相桥臂模块产生的电感电流得到多路转换电流,进一步得到电流均值并参与补偿参数的计算,而不是采样转换电路的总电流得到总电流后再进一步得到电流均值并参与补偿参数的计算,如此,节约了一个采样资源和一个信号处理资源,且整个直流转换电路的均流效果更好。

在一些实施例中,直流转换电路,还包括:斜坡补偿电路。斜坡补偿电路用于基于斜坡补偿法,将补偿斜率补偿入多个调制电路中的第一调制电路;第一调制电路对应的转换电流的电流值在第一电流范围内;多个调制电路中第二调制电路对应的转换电流的电流值在第二电流范围内;第二调制电路为多个调制电路中第一调制电路以外的其他调制电路;第一电流范围不同于第二电流范围。

在本申请实施例中,采样保持电路采样多相桥臂的电感电流得到多路转换电流,之后,多路转换电流会被输入至控制电路中的多个调制电路中,参与调制参数的产生。在多个调制电路中有一个调制电路的转换电流在第一电流范围内,而其他调制电路的转换电流在第二电流范围内的情况下,由于第一电流范围与第二电流范围不同,该调制电路的转换电流与其他调制电路的转换电流差异较大,则可以基于斜坡补偿法确定补偿斜率,将补偿斜率补偿至该调制电路,该调制电路为多个调制电路中的第一调制电路。

示例性的,第一电流范围为450~550A,第二电流范围为250~400A;多相转换电流中有一相转换电流的电流值为510A,而其他相转换电流的电流值在300A~360A的范围内;显然,这一相转换电流值明显高于其他相转换电流的电流值,这一相转换电流对应的调制电路为第一调制电路,第一调制电路的转换电流对应的一相桥臂模块产生了谐波震荡,此时,需要单独对第一调制电路进行斜坡补偿。

示例性的,第一电流范围为350~450A,第二电流范围为600~750A;多相转换电流中有一相转换电流的电流值为410A,而其他相转换电流的电流值在620A~720A的范围内;显然,这一相转换电流值明显低于其他相转换电流的电流值,这一相转换电流对应的调制电路为第一调制电路,第一调制电路的转换电流对应的一相桥臂模块产生了谐波震荡,此时,需要单独对第一调制电路进行斜坡补偿。

这里,只对出现谐波震荡的一相桥臂模块对应的第一调制电路进行斜坡补偿,使得控制电路对电压外环产生的控制偏差的利用率更高。

在一些实施例中,补偿斜率既可以补偿在第一调制电路的控制偏差上,也可以补偿在第一调制电路的第一电流偏差值上,两种补偿方式的效果是相同的。其中,补偿斜率m如公式(1)所示。

m=(V

其中,V

图13是本申请实施例提供的一种可选的直流转换电路。其中,直流转换电路是由三相交错并联的直流升压变换器21和对应的控制电路20以及采样保持电路90组成的。

其中,i1-samp表示对第一相桥臂模块产生的第一路电感电流i1进行采样得到的第一路转换电路,i2-samp表示对第二相桥臂模块产生的第二路电感电流i2进行采样得到的第二路转换电流,i3-samp表示对第三相桥臂模块产生的第三路电感电流i3进行采样得到的第三路转换电流。

如图13所示,在控制电路20中:三相交错并联的直流升压变换器的输出信号的电压Uo和基准电压Uref输入至减法运算电路,得到电压偏差值;电压偏差值输入至比例积分调节器PI中,得到控制偏差。控制偏差输入至三个调制电路的减法运算电路中,分别与三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp相减,得到三个第一电流偏差值;三个第一电流偏差值分别输入至后续电路的三个比例积分调节器PI中,得到三个调制参数。

三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp输入至加法运算电路,得到总电流;总电流输入至比例运算电路中,除以三路转换电流的数量3后,得到电流均值。电流均值输入至三个减法运算电路中,分别与三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp相减,得到三个第二电流偏差值;三个第二电流偏差值分别输入至后续电路中的三个系数运算电路中,乘以预设的系数K,得到三个调节补偿参数;三个调节补偿参数分别输入至后续电路中的三个限幅电路中,三个限幅电路分别对三个调节补偿参数进行限幅调整,得到三个补偿参数;三个补偿参数分别通过后续的三个加法运算电路补偿至三个调制参数中,产生三个补偿调制参数。三个补偿调制参数分别为:第一补偿调制参数、第二补偿调制参数、第三补偿调制参数。

三个补偿调制参数对应于三路载波信号。三路载波信号中相邻两路载波信号的相位差相同。第一补偿调制参数和第一路载波信号输入至后续电路中的比较器电路COMP1中,生成第一组控制信号;第二补偿调制参数和第二路载波信号输入至后续电路中的比较器电路COMP2中,生成第二组控制信号;第三补偿调制参数和第三路载波信号输入至后续电路中的比较器电路COMP3中,生成第三组控制信号。第一组控制信号包括第一控制信号PWM11和第二控制信号PWM12;第二组控制信号包括第一控制信号PWM21和第二控制信号PWM22;第三组控制信号包括第一控制信号PWM31和第二控制信号PWM32。每一组的第一控制信号和第二控制信号的相位相反。

这三组控制信号分别用于控制转换电路21中的三相桥臂模块的第一开关管和第二开关管。具体地:第一组控制信号用于控制第一相桥臂模块的第一开关管V11和第二开关管V12;第二组控制信号用于控制第二相桥臂模块的第一开关管V21和第二开关管V22;第三组控制信号用于控制第三相桥臂模块的第一开关管V31和第二开关管V32。转换电路21利用电源和三组控制信号产生三路电感电流i1、i2和i3。转换电路21利用三路电感电流和输出负载Ro产生输出信号,输出信号的电压是Uo。

控制电路20中的三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp是通过采样保持电路对三路电感电流i1、i2和i3进行采样得到的。具体地:控制电路20的三个控制信号产生电路分别包括三个触发信号产生电路S/H1、S/H2和S/H3;三个触发信号产生电路根据对应的一路载波信号在每个周期内的极值产生触发信号SH1、SH2和SH3。采样保持电路90会根据三路触发信号SH1、SH2和SH3分别对转换电路21的三相桥臂模块产生的三路电感电流进行采样,得到三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp。

需要说明的是,三路转换电流i1-samp、i2-samp和i3-samp会被输入至控制电路20中,参与三组控制信号的产生。

图14a是本申请实施例提供的一种三相交错并联的直流转换电路的三相电感电流的波形仿真图。如图14a所示,该直流转换电路中的三相电感电流均为稳定的三角波,且三相电感电流的幅度区间均在在-50~250A。也就是说,本申请实施例中的三相电感电流是均衡的,且该直流转换电路没有出现谐波震荡的现象。三相电感电流的周期大约是50/3μs。

图14b是本申请实施例提供的一种三相交错并联的直流转换电路的总电流的波形仿真图,图14b的总电流是由图14a的三相电感电流叠加后得到的。可以看出,图14b的总电流的周期大约是50/9μs;也就是说,总电流的周期是三相电感电流周期的1/3。由此,可以确定出,该直流转换电路没有发生谐波震荡现象。

图14c是本申请实施例提供的一种三相交错并联的直流转换电路的电压的波形仿真图。图14c与图14a是对应的。如图14c所示,电压的周期大约是50/9μs,即电压的周期是三相电感电流的周期的1/3。由此,也可以确定出,该直流转换电路没有发生谐波震荡现象。

以上所述,仅为本申请的实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本申请的保护范围之内。

技术分类

06120116576858