一种功率变换器及其RSCC电路控制方法与流程

本申请涉及电力电子，特别涉及一种功率变换器及其rscc电路控制方法。

背景技术：

1、中点钳位型多电平变换器，其直流母线侧采用分裂电容的方式引出中点；在其运行过程中，由于开关管的不断切换会造成中点两侧两个半母线电容的不均压，进而造成器件应力过高，并网电流质量比较差等问题。

2、通过rscc(resonant switched capacitor converter，谐振开关电容变换器)，可以实现对于中点钳位型多电平变换器中两个半母线电容电压的主动均衡，且该方案具有均衡速度快，效率高等特点。

3、但是，在用于母线电压均衡的过程中，rscc电路对寄生参数比较敏感，会使rscc谐振电流由于寄生电阻的存在而出现明显的不对称，如图1所示；这会使zvs(zero voltageswitch，零电压开关)软开关不易实现，进而无法保证损耗的降低，使得电路效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种功率变换器及其rscc电路控制方法，以降低寄生电阻对于软开关的实现所造成的影响。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请第一方面提供了一种功率变换器的rscc电路控制方法，所述功率变换器中，主电路和rscc电路，分别与直流母线的正负极及中点相连；所述rscc电路控制方法包括：

4、根据所述rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于所述谐振电流的影响为目标，确定所述直流母线的电压控制偏置量；

5、以所述电压控制偏置量，作为母线电压均衡控制的前馈量，确定所述rscc电路中各开关管的控制信号；

6、根据各所述控制信号，控制所述rscc电路中各开关管动作。

7、可选的，根据所述rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于所述谐振电流的影响为目标，确定所述直流母线的电压控制偏置量，包括：

8、根据所述不对称度，确定偏差系数；

9、确定所述rscc电路的输出电流平均值；

10、以所述偏差系数与所述输出电流平均值及所述直流母线的半母线电压的乘积，作为所述电压控制偏置量。

11、可选的，所述偏差系数与所述不对称度正相关。

12、可选的，确定所述rscc电路的输出电流平均值，包括：

13、获取所述rscc电路的输出电流检测信息；

14、根据所述输出电流检测信息，计算预设时间段内各输出电流检测值的平均值，作为所述输出电流平均值。

15、可选的，确定所述rscc电路的输出电流平均值，包括：

16、获取所述主电路另一侧的电参数检测信息，并根据所述主电路的调制理论，计算所述直流母线的中点电流；

17、以所述预设时间段内各所述中点电流的平均值，作为所述输出电流平均值。

18、可选的，在根据所述rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于所述谐振电流的影响为目标，确定所述直流母线的电压控制偏置量之前，还包括：

19、根据所述rscc电路的谐振腔特征阻抗与寄生电阻，确定所述不对称度。

20、可选的，根据所述rscc电路的谐振腔特征阻抗与寄生电阻，确定所述不对称度，包括：

21、计算所述谐振腔特征阻抗与所述寄生电阻的阻值之和；

22、计算所述谐振腔特征阻抗的两倍，与所述阻值之和的比值，作为所述不对称度。

23、可选的，以所述电压控制偏置量，作为母线电压均衡控制的前馈量，确定所述rscc电路中各开关管的控制信号，包括：

24、以所述电压控制偏置量，反向叠加至所述母线电压均衡控制的调节器的输入量中；

25、根据所述调节器的输出量，确定所述rscc电路与所述主电路的控制信号之间的移相角；

26、根据所述移相角，确定所述rscc电路中各开关管的控制信号。

27、可选的，以所述电压控制偏置量，反向叠加至所述母线电压均衡控制的调节器的输入量中，包括：

28、对所述电压控制偏置量取反，与所述直流母线的两个半母线电压压差进行叠加；

29、将叠加结果输入至所述调节器。

30、本申请第二方面提供一种功率变换器，包括：控制器、主电路、rscc电路及母线电容支路；其中，

31、所述rscc电路设置于直流母线的正负极之间；

32、所述母线电容支路连接于所述直流母线的正负极之间，所述母线电容支路的中点作为所述直流母线的中点；

33、所述rscc电路的输出端连接所述直流母线的中点；

34、所述主电路的直流侧与所述直流母线，分别实现正极、负极及中点之间的对应连接；

35、所述rscc电路和所述主电路，分别受控于所述控制器；

36、所述控制器用于执行如上述第一方面任一种所述的功率变换器的rscc电路控制方法。

37、可选的，所述主电路为中点钳位型多电平变换电路。

38、可选的，所述rscc包括：谐振电容、谐振电感及四个依次串联连接的开关管；

39、所述直流母线的正极，依次通过第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，连接于所述直流母线的负极；

40、所述第一开关管与所述第二开关管之间的连接点，通过串联连接的所述谐振电容及所述谐振电感，连接所述第三开关管与所述第四开关管之间的连接点；

41、所述第二开关管与所述第三开关管之间的连接点，作为所述rscc电路的输出端。

42、本申请提供的功率变换器的rscc电路控制方法，首先根据rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于谐振电流的影响为目标，确定直流母线的电压控制偏置量；然后以该电压控制偏置量，作为母线电压均衡控制的前馈量，以通过母线电压均衡控制来抵消寄生电阻对于谐振电流的影响；此时，在通过该母线电压均衡控制确定rscc电路中各开关管的控制信号后，再根据各控制信号，控制rscc电路中各开关管动作，即可实现对于寄生电阻造成的谐振电流不对称性的补偿，从而使谐振电流对称，拓宽软开关的范围，提高系统效率。

技术特征：

1.一种功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，所述功率变换器中，主电路和rscc电路，分别与直流母线的正负极及中点相连；所述rscc电路控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，根据所述rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于所述谐振电流的影响为目标，确定所述直流母线的电压控制偏置量，包括：

3.根据权利要求2所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，所述偏差系数与所述不对称度正相关。

4.根据权利要求2所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，确定所述rscc电路的输出电流平均值，包括：

5.根据权利要求2所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，确定所述rscc电路的输出电流平均值，包括：

6.根据权利要求1至5任一项所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，在根据所述rscc电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于所述谐振电流的影响为目标，确定所述直流母线的电压控制偏置量之前，还包括：

7.根据权利要求6所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，根据所述rscc电路的谐振腔特征阻抗与寄生电阻，确定所述不对称度，包括：

8.根据权利要求1至5任一项所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，以所述电压控制偏置量，作为母线电压均衡控制的前馈量，确定所述rscc电路中各开关管的控制信号，包括：

9.根据权利要求8所述的功率变换器的rscc电路控制方法，其特征在于，以所述电压控制偏置量，反向叠加至所述母线电压均衡控制的调节器的输入量中，包括：

10.一种功率变换器，其特征在于，包括：控制器、主电路、rscc电路及母线电容支路；其中，

11.根据权利要求10所述的功率变换器，其特征在于，所述主电路为中点钳位型多电平变换电路。

12.根据权利要求10或11所述的功率变换器，其特征在于，所述rscc包括：谐振电容、谐振电感及四个依次串联连接的开关管；

技术总结
本申请提供一种功率变换器及其RSCC电路控制方法，该RSCC电路控制方法，首先根据RSCC电路的谐振电流在正负半周期的不对称度，以补偿寄生电阻对于谐振电流的影响为目标，确定直流母线的电压控制偏置量；然后以该电压控制偏置量，作为母线电压均衡控制的前馈量，以通过母线电压均衡控制来抵消寄生电阻对于谐振电流的影响；此时，在通过该母线电压均衡控制确定RSCC电路中各开关管的控制信号后，再根据各控制信号，控制RSCC电路中各开关管动作，即可实现对于寄生电阻造成的谐振电流不对称性的补偿，从而使谐振电流对称，拓宽软开关的范围，提高系统效率。而且，该RSCC电路控制方法通过软件来实现，无需增加系统的硬件成本。

技术研发人员：谷雨,骆然
受保护的技术使用者：阳光电源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15