本发明属于dc/ac变换器
技术领域：
：，具体涉及一种应用于三相双buck拓扑结构的滞环电流控制方法。
背景技术：
：：随着汽车工业的不断发展，全球汽车保有量不断增加，传统汽车对石油的依赖性逐年增长，其伴随着一系列衍生的负面问题。电动汽车因转矩响应更迅速且排放污染低、噪声小、静谧性和舒适性突出等特点，正引起各国相关学者及从业人员的关注。电动汽车用逆变器作为直交转换工具对整个电动汽车效率的影响巨大。传统桥式逆变器存在桥臂直通的问题，需在上下功率管的驱动信号中加入死区时间，但该做法会直接引起电流波形畸变。为弥补死区带来的缺点，双buck逆变器应运而生。与传统桥式逆变器相比，双buck逆变器在同一桥臂的两个功率管之间经两个电感相连，可避免桥臂直通的危害。但传统滞环电流控制双buck逆变器的方法存在开关频率不固定的问题，故滤波器难以优化设计。技术实现要素：本发明的目的是针对现有三相双buck型逆变器低频断流等问题，结合传统滞环电流控制方式，提出一种既保留传统滞环电流控制的优势，又实现平均开关频率基本保持不变的逆变器控制方法。本发明的技术方案如下：一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，包括以下步骤：步骤1：对环宽进行计算得到滞环环宽信号：对逆变器母线电压进行采样，同时测出负载的实时电压，将预先设定好的基准电流及频率输入自适应滞环宽度计算器中，输出滞环环宽信号；根据电气参数自适应地改变滞环宽度，从而使平均开关频率维持基本不变；所述滞环环宽信号为：步骤2：将得到的环宽信号发送到变环宽滞环比较器中，结合实际电流与基准电流的误差信号，实时输出逆变器开关管控制信号，驱动逆变器主电路开关管动作。更进一步的，所述步骤2中，将实际电流与基准电流的差值与步骤1得出的环宽进行比较，将结果用逻辑关系结合查表模块输出1或0，形成控制信号。更进一步的，所述步骤2中，控制信号将1或0传送到逆变器开关管形成控制电路，逆变器输出合理三相电压、电流波形。更进一步的，输出电流i的值根据参考电流i*出现如下三种状态：(1)当输出电流高于滞环上限，滞环模块输出信号使输出电流的值由上升转为下降。(2)当输出电流低于滞环下限，滞环模块输出信号使输出电流的值由下降转为上升。(3)当输出电流处于滞环的上限与下限之间时，置换模块的输出信号根据实际电流斜率的正负来选择。当处于状态(1)，即i-i*＞hb,令此事件为a，当(1)成立时，a＝1，反之，a＝0；当处于状态(2)，即i-i*＜-hb,令此事件为b，当(2)成立时，b＝1，反之，b＝0；当处于状态(3)，即-hb＜i-i*＜hb,令k的正负为c，当k<0,c＝1，反之，c＝0。更进一步的，所述逆变器为三相双buck逆变器，其工作模态包括：模态1：s1导通，s2关断，d1、d2截止。il1线性增加，l2上无电流；此时：模态2：s1、s2关断，d1导通，d2截止。il1线性减小，l2上无电流；此时：模态3：s1关断，s2导通，d1、d2截止。il2线性增加，l1上无电流；此时：模态4：s1、s2关断，d2导通，d1截止。il2线性减小，l1上无电流；此时：一种三相双buck逆变器，该逆变器由6个mosfet开关管s1～s6、6个快速回复二极管d1～d6、6个直流滤波电感l1～l6及3个由滤波电容cf与负载r并联而成的电路组成。更进一步的，所述电路中直流滤波电感l1、l2采用耦合电感实现。本发明具有如下有益效果：(1)将变环宽滞环电流控制器创新性的与双buck逆变器结合起来，在保留双buck逆变器优势的同时提高了逆变器的稳定性及动态响应能力等优点。(2)有效解决传统滞环电流控制型双buck逆变器开关频率变化而造成逆变器输出电压范围大、运行不规则、电流波形脉动较大的问题。附图说明图1是双降压型逆变器的控制系统框图；图2是a相双降压型逆变器拓扑图；图3是三相双buck逆变器主电路拓扑图；图4是变环宽滞环电流控制的电流、电压波形图；图5是一个开关周期内a相双buck桥臂工作模态图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，首先要对三相双buck逆变器的工作模态进行分析，再对滞环电流的环宽进行计算，得出实时的环宽值，通过调节滞环宽度，使平均开关频率能够保持基本不变。双降压型逆变器的控制系统框图如图1所示。该方法包括下列步骤：(1)对环宽进行计算得到滞环环宽信号：对逆变器母线电压进行采样，同时测出负载的实时电压，将预先设定好的基准电流及频率输入自适应滞环宽度计算器中，输出滞环环宽信号。根据电气参数自适应地改变滞环宽度，从而使平均开关频率维持基本不变。(2)将得到的环宽信号发送到变环宽滞环比较器中，结合实际电流与基准电流的误差信号，实时输出逆变器开关管控制信号，驱动逆变器主电路开关管动作。将实际电流与基准电流的差值与前一步骤得出的环宽进行比较，将结果用逻辑关系结合查表模块输出1或0，形成控制信号；控制信号将1或0传送到逆变器开关管形成控制电路，逆变器输出合理三相电压、电流波形。本发明一种三相双buck逆变器由6个mosfet开关管s1～s6、6个快速回复二极管d1～d6、6个直流滤波电感l1～l6及3个由滤波电容cf与负载r并联而成的电路组成。a相双降压型逆变器拓扑结构如图2所示，三相双buck逆变器主电路拓扑结构如图3所示。电路中直流滤波电感l1、l2采用耦合电感实现。滞环比较器的建立，通过以下所述的逻辑关系结合simulink模块进行搭建，仿真。(a)环宽计算由图4可知：式中：lf----滤波电感；ud----逆变器输入电压u0----逆变器输出电压在ton时期，正向开关导通，此时：式中：hb----滞环电流环宽在toff时期，反向开关导通，此时：又有：将(5)带入(3) (4)中:(3)-(4)得:将(1)、(2)带入(6)中得:将(1)、(2)、(8)带入(7),并将得:根据(9)可知滞环宽度决定逆变器得开关频率，为了保证开关频率不变及要求滞环宽度要随着u0及k的变化做出变化。(b)可变环宽滞环电流simulink建模滞环的工作原理是当环宽为2hb时，输出电流i的值将根据参考电流i*出现三种状态。(1)当输出电流高于滞环上限，滞环模块输出信号使输出电流的值由上升转为下降。(2)当输出电流低于滞环下限，滞环模块输出信号使输出电流的值由下降转为上升。(3)当输出电流处于滞环的上限与下限之间时，置换模块的输出信号根据实际电流斜率的正负来选择。当处于状态(1)，即i-i*＞hb,令此事件为a，当(1)成立时，a＝1，反之，a＝0当处于状态(2)，即i-i*＜-hb,令此事件为b，当(2)成立时，b＝1，反之，b＝0当处于状态(3)，即-hb＜i-i*＜hb,令k的正负为c，当k<0,c＝1，反之，c＝0滞环的输出量s取决于实际电流的大小，当处于状态(1)，s输出为0，当处于状态(2)，s输出为1，当处于状态(3)，s的输出取决于k的正负值，当k为正，s＝0，反之，s＝1。利用lookuptable(2-d)模块将下表1编入：表1其中，a，b时间不可能同时为1，因此，输出为0。将ab事件作为横坐标，c事件作为列坐标，输出为s，列出逻辑表2表2(c)三相双buck逆变器的工作模态三相双buck型逆变器的工作原理可看成三个独立控制的单相双buck逆变器，具体实施如下：以a相桥臂为例，如图5所示，开关管s1、滤波电感l1、快速回复二极管d1构成正向桥臂，开关管s2、滤波电感l2、快速回复二极管d2构成反向桥臂，正反两个桥臂单元组成双buck桥臂。如图2所示。模态1：s1导通，s2关断，d1、d2截止。il1线性增加，l2上无电流。此时：模态2：s1、s2关断，d1导通，d2截止。il1线性减小，l2上无电流。此时：模态3：s1关断，s2导通，d1、d2截止。il2线性增加，l1上无电流。此时：模态4：s1、s2关断，d2导通，d1截止。il2线性减小，l1上无电流。此时：对三相双buck型逆变器进行的自适应环宽滞环电流控制的方法主要由环宽计算及环宽比较器组成。其中，环宽计算是由来自逆变器的母线电压及给定的电流，固定频率及逆变器输出电压组成。根据公式(9)可计算出实时的滞环环宽信号。将环宽信号输入到环宽比较器中，根据比较器中的查表模块及比较模块，通过与电流差值的比较输出逆变器的控制信号。将控制信号发送给三相双buck逆变器控制单元，使逆变器输出更好的电压波形。本发明的在分布式驱动电动汽车用双buck逆变器的基础上，实时改变滞环电流的环宽，在保证逆变器电感电流能够跟踪基准电流变化的同时，实现双buck逆变器平均开关频率基本保持不变，针对现有的双buck逆变的不足做出相应的改善。综上所述，本发明公开了一种运用于分布式驱动电动汽车的三相双降压(buck)逆变器的结构与工作原理，与传统逆变器相比消除了死区对逆变器效率的影响。并对此逆变器设计出合理的滞环电流控制器，对传统控制器的不足提出一种可变环宽的滞环电流控制方式。此方法动态响应快，且提高了三相双降压型逆变器开关的稳定性，在电感电流较小波段自适应提高开关频率。该方法包括：(1)三项双降压型逆变器输入、输出电流的测量。(2)通过计算得出滞环电流环宽信号。(3)将环宽信号与逆变器输入输出之间的电流误差信号共同输入到滞环电流比较器中，形成脉宽调制波形，对逆变器的开关管进行管理驱动。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，包括以下步骤：
步骤1：对环宽进行计算得到滞环环宽信号：对逆变器母线电压进行采样，同时测出负载的实时电压，将预先设定好的基准电流及频率输入自适应滞环宽度计算器中，输出滞环环宽信号；根据电气参数自适应地改变滞环宽度，从而使平均开关频率维持基本不变；所述滞环环宽信号为：
步骤2：将得到的环宽信号发送到变环宽滞环比较器中，结合实际电流与基准电流的误差信号，实时输出逆变器开关管控制信号，驱动逆变器主电路开关管动作。
2.根据权利要求1所述的一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，其特征在于：所述步骤2中，将实际电流与基准电流的差值与步骤1得出的环宽进行比较，将结果用逻辑关系结合查表模块输出1或0，形成控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，其特征在于：所述步骤2中，控制信号将1或0传送到逆变器开关管形成控制电路，逆变器输出合理三相电压、电流波形。
4.根据权利要求1所述的一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，其特征在于：输出电流i的值根据参考电流i*出现如下三种状态：
(1)当输出电流高于滞环上限，滞环模块输出信号使输出电流的值由上升转为下降。
(2)当输出电流低于滞环下限，滞环模块输出信号使输出电流的值由下降转为上升。
(3)当输出电流处于滞环的上限与下限之间时，置换模块的输出信号根据实际电流斜率的正负来选择。
当处于状态(1)，即i-i*＞hb,令此事件为a，当(1)成立时，a＝1，反之，a＝0；
当处于状态(2)，即i-i*＜-hb,令此事件为b，当(2)成立时，b＝1，反之，b＝0；
当处于状态(3)，即-hb＜i-i*＜hb,令k的正负为c，当k<0,c＝1，反之，c＝0。
5.根据权利要求1所述的一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法，其特征在于：所述逆变器为三相双buck逆变器，其工作模态包括：
模态1：s1导通，s2关断，d1、d2截止。il1线性增加，l2上无电流；此时：
模态2：s1、s2关断，d1导通，d2截止。il1线性减小，l2上无电流；此时：
模态3：s1关断，s2导通，d1、d2截止。il2线性增加，l1上无电流；此时：
模态4：s1、s2关断，d2导通，d1截止。il2线性减小，l1上无电流；此时：
6.一种三相双buck逆变器，其特征在于：该逆变器由6个mosfet开关管s1～s6、6个快速回复二极管d1～d6、6个直流滤波电感l1～l6及3个由滤波电容cf与负载r并联而成的电路组成。
7.根据权利要求6所述的三相双buck逆变器，其特征在于：所述电路中直流滤波电感l1、l2采用耦合电感实现。
技术总结本发明公开了一种对逆变器进行变环宽电流控制的方法及逆变器。该方法包括：1)对环宽进行计算得到滞环环宽信号：对逆变器母线电压采样，同时测出负载的实时电压，将预先设定好的基准电流及频率输入自适应滞环宽度计算器中，输出滞环环宽信号；2)将得到的环宽信号发送到变环宽滞环比较器中，结合实际电流与基准电流的误差信号，实时输出逆变器开关管控制信号，驱动逆变器主电路开关管动作。本发明的在分布式驱动电动汽车用双BUCK逆变器的基础上，实时改变滞环电流的环宽，在保证逆变器电感电流能够跟踪基准电流变化的同时，实现双BUCK逆变器平均开关频率基本保持不变，针对现有的双BUCK逆变的不足做出相应的改善。
技术研发人员：赵景波;杭志成
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：2020.03.24
技术公布日：2020.06.05
