功率转换电路的控制方法、功率转换设备和供电系统与流程

本技术涉及电力电子，具体涉及一种功率转换电路的控制方法、功率转换设备和供电系统。

背景技术：

1、在新能源领域，双有源桥微型逆变器因具有体积小、成本低、效率高等优点，应用越来越广泛。然而，当双有源桥微型逆变器采用常规的驱动方案时，由于电压采样存在误差可能导致双有源桥微型逆变器的驱动信号切换不准确，或者因为滤波器的存在引起电压极性切换延时，使得副边开关管没有在电压过零点处切换，电流进而在电压过零点附近产生震荡，从而不利于器件安全和电路的正常运行。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术提供一种功率转换电路的控制方法、功率转换设备和供电系统，能够解决因副边开关管没有在电压过零点处切换导致的电压过零点处出现电流震荡的问题。

2、本技术第一方面提供一种功率转换电路的控制方法。该功率转换电路包括原边桥式电路、变压器和副边桥式电路，原边桥式电路的第一端连接变压器的原边，原边桥式电路的第二端用于连接直流电源或直流负载，副边桥式电路的第一端连接变压器的副边，副边桥式电路的第二端用于连接交流负载或交流电源。相应的，控制方法包括：获取副边桥式电路的第二端上的实时交流电压；当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内控制副边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使副边桥式电路进行功率变换；其中，相邻两个副边开关时间之间存在副边死区时间；当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内控制副边桥式电路中的部分开关管导通，以使副边桥式电路与变压器的副边形成续流回路。

3、在一实施例中，副边桥式电路包括串联的第一副边桥臂和第二副边桥臂，第一副边桥臂包括串联的上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂包括反向串联的第一副边开关管和第二副边开关管，下半桥臂包括反向串联的第三副边开关管和第四副边开关管，第二副边桥臂包括串联的第一电容和第二电容。相应的，当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内控制副边桥式电路中的部分开关管导通的过程包括：当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管均导通，或者控制第二副边开关管和第四副边开关管均导通。

4、在一实施例中，当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管均导通，或者，控制第二副边开关管和第四副边开关管均导通的过程包括：若实时交流电压处于预设过渡区域内且为正极性，则在副边死区时间内，控制第二副边开关管和第四副边开关管均导通，同时控制第一副边开关管和第三副边开关管均关断；若实时交流电压处于预设过渡区域内且为负极性，则在副边死区时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管均导通，同时控制第二副边开关管和第四副边开关管均关断。

5、在一实施例中，副边桥式电路包括串联的第一副边桥臂和第二副边桥臂，第一副边桥臂包括串联的上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂包括反向串联的第一副边开关管和第二副边开关管，下半桥臂包括反向串联的第三副边开关管和第四副边开关管，第二副边桥臂包括串联的第一电容和第二电容。相应的，当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内控制副边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使副边桥式电路进行功率变换的过程包括：当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管交替导通，第二副边开关管和第四副边开关管交替导通，其中第一副边开关管与第二副边开关管同步导通，第三副边开关管与第四副边开关管同步导通。

6、在一实施例中，控制方法还包括：当实时交流电压未处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内控制副边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使副边桥式电路进行功率变换。

7、在一实施例中，副边桥式电路包括串联的第一副边桥臂和第二副边桥臂，第一副边桥臂包括串联的上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂包括反向串联的第一副边开关管和第二副边开关管，下半桥臂包括反向串联的第三副边开关管和第四副边开关管，第二副边桥臂包括串联的第一电容和第二电容。相应的，当实时交流电压未处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内控制副边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使副边桥式电路进行功率变换的过程包括：若实时交流电压未处于预设过渡区域内且为正极性，则在副边开关时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管交替导通，第二副边开关管和第四副边开关管均保持导通；若实时交流电压未处于预设过渡区域内且为负极性，则在副边开关时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管均保持导通，第二副边开关管和第四副边开关管交替导通。

8、在一实施例中，控制方法还包括：在原边开关时间内，控制原边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使原边桥式电路进行功率变换。

9、在一实施例中，原边桥式电路包括串联的第一原边桥臂和第二原边桥臂，第一原边桥臂包括串联的第一原边开关管和第二原边开关管，第二原边桥臂包括串联的第三原边开关管和第四原边开关管。相应的，在原边开关时间内，控制原边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使原边桥式电路进行功率变换的过程包括：在原边开关时间内，控制第一原边开关管和第二原边开关管交替导通，控制第三原边开关管和第四原边开关管交替导通。

10、本技术第二方面提供一种功率转换设备。该功率转换设备包括功率转换电路和控制器，功率转换电路包括原边桥式电路、变压器和副边桥式电路，原边桥式电路的第一端连接变压器的原边，原边桥式电路的第二端用于连接直流电源或直流负载，副边桥式电路的第一端连接变压器的副边，副边桥式电路的第二端用于连接交流负载或交流电源。控制器连接功率转换电路，控制器用于：当副边桥式电路的第二端上的实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边开关时间内控制副边桥式电路中的各开关管进行通断动作，以使副边桥式电路进行功率变换；其中，相邻两个副边开关时间之间存在副边死区时间；当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内控制副边桥式电路中的部分开关管导通，以使副边桥式电路与变压器的副边形成续流回路。

11、在一实施例中，副边桥式电路包括串联的第一副边桥臂和第二副边桥臂，第一副边桥臂包括串联的上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂包括反向串联的第一副边开关管和第二副边开关管，下半桥臂包括反向串联的第三副边开关管和第四副边开关管，第二副边桥臂包括串联的第一电容和第二电容。控制器用于：当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，在副边死区时间内，控制第一副边开关管和第三副边开关管均导通，或者控制第二副边开关管和第四副边开关管均导通，以使上半桥臂与变压器的副边及第一电容形成一续流回路，下半桥臂与变压器的副边及第二电容形成另一续流回路。

12、在一实施例中，控制器用于生成控制信号，控制信号用于控制原边桥式电路和副边桥式电路中各开关管的通断状态；其中，当实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，第二副边开关管的控制信号波形和第四副边开关管的控制信号波形在副边死区时间内交叠，或者，第一副边开关管的控制信号波形和第三副边开关管的控制信号波形在副边死区时间内交叠。

13、在一实施例中，副边桥式电路的第二端输出的实时交流电流的波形为基本平滑的正弦波。

14、本技术第三方面提供一种供电系统。该供电系统包括：直流电源和如第二方面或第二方面的任意一个实施例所述的功率转换设备，直流电源连接原边桥式电路的第二端，副边桥式电路的第二端连接公共耦合点，直流电源包括储能设备和光伏发电设备中的至少一个，公共耦合点用于连接电网和交流负载中的至少一个。

15、与现有技术相比，本技术至少具有以下优点：

16、1、本技术功率转换电路的控制方法可以在实时交流电压处于电压过零点的预设过渡区域时，控制副边桥式电路中的部分开关管在副边死区时间内导通，以使副边桥式电路与变压器的副边形成续流回路，从而可以减少功率转换电路在电压过零点附近的电流震荡，避免了副边开关管过应力损坏和减少了器件的功率损耗，以及优化了交流电流的正弦度，使得电能输出质量更高，因此有利于器件安全和电路的正常运行。

17、2、本技术功率转换电路的控制方法无需增设额外硬件电路结构，通过开关管通断逻辑控制就可以在电压过零点附近实现开关管的软切换，因此，本技术方法简单，易实施，成本低。

18、3、本技术功率转换电路的控制方法在预设过渡区域对应的副边开关时间和副边死区时间均对副边开关管进行相应的通断控制，因此，能够更全面、有效地减少功率转换电路在电压过零点附近的电流震荡，使得副边开关管的电流应力风险可以降到更低。