用于控制电力转换器的方法与流程

本公开涉及一种用于控制电力转换器及其装置和电力系统的方法，并且特别地涉及一种用于控制双有源桥及其装置和电力系统的方法。

背景技术：

1、固态变压器(solid-state transforme，sst)包括电隔离的“桥”以连接两种电力，诸如ac(交流)电力到ac电力、ac电力到dc(直流)电力或者dc电力到dc电力。一般而言，sst连接lvdc(低压dc)侧中的负载。sst可以应用于例如数据中心、ev(电动汽车)充电站等。

2、图1a至图1c描述了dc至dc sst的三种典型拓扑。利用几个隔离的dc/dc转换器构建sst。这些dc/dc转换器通过串联连接或并联连接分别接合输入端子和输出端子。例如，图1a中示出的sst具有输入串联(即通过串联连接接合的输入端子)和输出并联(isop)。图1b中示出的sst具有输入串联和输出串联(input series and output series，isos)。图1c中示出的sst具有输入并联和输出并联(input parallel and output parallel，ipop)。

3、在sst的模块化结构中，双有源桥(dual active bridge，dab)拓扑通常用作单元拓扑。由于其具有出色的可变电压控制和简单的参数设计，dab是有吸引力的选择。图2示出了具有全桥两级ac/dc转换器的典型dab拓扑的示意图，该转换器包括初级ac/dc转换器、中频变压器(medium-frequency transformer，mft)、电感lc和次级ac/dc转换器。注意，电感器lc可以是mft的杂散电感。

4、在某些情况下，可能需要sst在某些关键情况下提供过电流输出。例如，可能需要sst在极低的输出lvdc电压下长时段内贡献大的过电流。由于长时段，要求sst的输出是稳态输出。例如，可能需要数据中心中应用的sst在lvdc短路故障期间提供过电流，以触发保险丝或其他受保护的动作来实现lvdc侧处的保护。此外，对于对ev充电中应用的sst，在恒流充电的早期阶段可能有类似的要求。

5、为了提供这种过电流，sst控制器可以在短路故障发生后将lvdc电流(即，lvdc侧的输出电流)控制在目标电流值。然而，短路故障导致稳态下lvdc电流的较大峰值，并且lvdc电流的平均值和rms(均方根)值两者是mft的内部ac电流的数倍。此外，次级ac/dc转换器的二极管需要对大的短路电流负责。

6、在这种情况下，mft的设计可能具有挑战性。因为稳态下的内部ac电流增加到超过额定运行的两倍，所以较大的峰值电流和rms电流导致较高的功率损耗，并要求mft具有较大的冷却能力。

7、另外，稳定状态下的lvdc输出电流比额定运行下的lvdc输出电流高数倍。如此高的电流主要流经次级ac/dc转换器的续流二极管。也就是说，需要额外的大电流二极管和冷却设计来提供过电流输出。

技术实现思路

1、在一方面，本公开涉及一种用于双有源桥(dab)的第一控制器。第一控制器包括初级转换器控制器，该初级转换器控制器被配置成控制耦合到dab中的初级转换器的占空比，并且基于参考值与dab中的次级转换器的输出电流之间的差来控制dab中的初级转换器的占空比。

2、在另一方面，本公开涉及一种转换器装置。该转换器装置包括：

3、双有源桥(dab)，该双有源桥包括初级转换器、变压器和次级转换器，以及

4、根据前述第一控制器的控制器。

5、在又一方面，本公开涉及一种在控制器中使用的方法。该方法包括基于参考值与双有源桥(dab)中的次级转换器的输出电流之间的差来控制dab中的初级转换器的占空比。

6、在一方面，本公开涉及用于dab的第二控制器。第二控制器包括次级转换器控制器，该次级转换器控制器被配置为耦合到dab中的次级转换器并且基于参考值与dab中的初级转换器的输入电流之间的差来控制dab中的次级转换器的占空比。

7、本公开的各种示例性实施例旨在提供一些特征，通过结合附图参考以下描述这些特征将变得清楚。根据各种实施例，本文公开了示例性系统、方法和装置。然而，应当理解的是，这些实施例是以示例而非限制的方式呈现的，并且对于阅读了本公开的本领域普通技术人员来说清楚的是，可以对所公开的实施例进行各种修改，同时保持在本公开的范围内。

8、因此，本公开不限于本文描述和示出的示例性实施例和应用。附加地，本文公开的方法中的步骤的特定顺序和/或层次仅仅是示例性的方法。基于设计偏好，可以重新布置所公开的方法或过程的步骤的特定顺序或层次，同时保持在本公开的范围内。因此，本领域普通技术人员将理解，本文公开的方法和技术以样本顺序呈现了各种步骤或动作，并且本公开不限于所呈现的特定顺序或层次，除非另有明确说明。

9、在下文中，将描述本公开的示例性实施例。注意，除非另有说明或显而易见，否则所描述的实施例中的任何一个实施例的一些方面也可以在一些其他实施例中找到。然而，为了增加可理解性，每个方面将仅在首次提及时详细描述，并且将省略相同方面的任何重复描述。

10、在附图、说明书和权利要求中更详细地描述了上述和其他方面及其实施方式。

技术特征：

1.一种用于双有源桥dab的第一控制器，所述第一控制器包括：

2.根据权利要求1所述的第一控制器，其中所述初级转换器控制器包括：

3.根据权利要求2所述的第一控制器，还包括：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的第一控制器，其中所述参考值与短路故障的电流值相关联。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的第一控制器，其中所述初级转换器控制器还包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的第一控制器，其中响应于短路故障的检测，所述初级转换器控制器被激活以控制所述占空比。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的第一控制器，还包括：

8.根据权利要求7所述的第一控制器，其中所述输入电流的方向是从所述次级转换器的第一输入端通过所述dab中的变压器到所述次级转换器的第二输入端，并且

9.根据权利要求7或8所述的第一控制器，其中所述次级转换器控制器被配置为使得所述输入电流流过由所述次级转换器控制器激活的至少一个晶体管的主通道。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的第一控制器，其中所述次级转换器控制器包括：

11.根据权利要求7至10中任一项所述的第一控制器，其中响应于短路故障的检测，所述次级转换器控制器被激活以控制所述次级转换器。

12.一种转换器装置，包括：

13.根据权利要求12所述的转换器装置，其中所述第一控制器是根据权利要求7至11中的任一项所述的第一控制器，并且

14.一种在控制器中使用的方法，所述方法包括：

15.一种用于双有源桥dab的第二控制器，所述第二控制器包括：

技术总结
公开了一种用于双有源桥(DAB)的控制器。控制器包括初级转换器控制器，该初级转换器控制器被配置为耦合到DAB中的初级转换器，并且基于参考值与DAB中的次级转换器的输出电流之间的差来控制DAB中的初级转换器的占空比。

技术研发人员：苑春明,R·鲍曼,M·克劳斯勒,D·西马斯科,M·莫戈罗维奇
受保护的技术使用者：日立能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/23