一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统，涉及电力电子技术领域。该方法包括步骤：获取三相交错并联三电平变换器中各个开关管驱动信号，并确定开关周期；利用几何关系计算开关管开关周期内的无电感电流交叠时间；根据开关周期内的无电感电流交叠时间情况确定占空比区间；在占空比区间内，利用载波移相控制进行驱动，得到采样的电流。本发明专利技术在一定的占空比区间内，采用更低的电流传感器的数量与电感数量的比值实现了电流采样，降低成本的同时也减少了计算量。降低成本的同时也减少了计算量。降低成本的同时也减少了计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在“碳中和”愿景目标下，以光伏、风电为代表的新能源将成为未来主力能源。而要解决新能源稳定并网及其消纳问题，储能则成为了关键技术支撑。储能系统要实现能量在电网和储能设备间的双向流动，双向DC
‑
DC功率变换器是储能系统的核心设备，相关拓扑结构和控制方案已成为近年来的研究热点。在双向DC
‑
DC变换器中，非隔离型交错并联三电平双向DC/DC变换器因为具有低开关器件的电流应力、低总输出电流纹波、低开关管的电压应力、高功率密度的特点而被广泛的研究。鲁思兆等人在IEEE Transactions上发表的“Coupled Inductors in Interleaved Multiphase Three
‑
Level DC
–
DC Converter for High
‑
Power Applications”详细分析了该变换器拓扑在不同控制方式下的电流波形，给出了相应的表达式。
[0004]但是该拓扑电感较多，需要电感电流均衡策略来实现电流均流。在孙文的硕士论文“用于电动汽车的交错并联双向DC/DC变换器设计”中，利用多个电流环实现电感电流均流的方法实现了电流均流，但是电流传感器多，提高了成本；控制器有多个PI控制器，大大增加了数字信号处理器(DSP)的计算量。因此，如何降低三相交错并联三电平变换器在电流采样过程中的器件数量成为现有技术亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统，通过划定采样区间的方式，在一定占空比区间内，实现用两个电流传感器采样得到6个电感的平均电流，进一步降低了电流传感器的数量与电感数量的比值。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法，包括以下步骤：
[0008]获取三相交错并联三电平变换器中各个开关管驱动信号，并确定开关周期；
[0009]利用几何关系计算开关管开关周期内的无电感电流交叠时间；
[0010]根据开关周期内的无电感电流交叠时间情况确定占空比区间，其中，开关周期内的无电感电流交叠时间不为零时，采样才能成功；
[0011]在占空比区间内，利用载波移相控制进行驱动，得到采样的电流。
[0012]进一步的，获取三相交错并联三电平变换器开关管的载波与调制波的波形，比较生成开关管驱动信号。
[0013]更进一步的，采样点取载波最低点。
[0014]进一步的，所述开关管为金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管。
[0015]进一步的，根据三相交错并联三电平变换器拓扑结构将12个开关管分为六组，第一组为A相第一开关管和A相第二开关管，第二组为B相第一开关管和B相第二开关管，第三组为C相第一开关管和C相第二开关管，第四组为A相第三开关管和A相第四开关管，第五组为B相第三开关管和B相第四开关管，第六组为C相第三开关管和C相第四开关管。
[0016]更进一步的，第一、二、三组开关管中，当A相第一开关管、B相第一开关管、C相第一开关管中仅有一个导通时，认为采样成功，否则采样失败；第四、五、六组开关管中，当A相第四开关管、B相第四开关管、C相第四开关管中仅有一个导通时，认为采样成功，否则采样失败。
[0017]更进一步的，每组的两个开关管互补并设置死区。
[0018]更进一步的，载波移相控制具体步骤为：第一组、第二组和第三组开关管的三组信号依次移相180
°
。
[0019]进一步的，根据开关周期内的无电感电流交叠时间不为零时的占空比确定采样区间，采样区间为0≤d≤2/3，其中，d为占空比。
[0020]本专利技术第二方面提供了一种用于第一方面三相交错并联三电平变换器电流采样方法的采样系统，包括三相交错并联三电平变换器、两个滤波电容和两个电流传感器，两个滤波电容之间串联后与三相交错并联三电平变换器并联，两个电流传感器分别位于三相交错并联三电平变换器输入侧交错并联的上、下桥臂连接处。
[0021]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0022]本专利技术公开了一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法及系统，针对现有技术中由于电流传感器多、控制复杂导致的成本高、计算量大的缺点，通过新的采样方法进行电流采样，根据电感电流交叠时间利用几何关系计算确定采用区间，在一定的占空比区间内，用两个电流传感器采样得到6个电感的平均电流，进一步降低了电流传感器的数量与电感数量的比值。
[0023]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术实施例一中三相交错并联三电平变换器电流采样系统拓扑图；
[0026]图2为本专利技术实施例二中移相控制原理示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例二中占空比d＝0.2时的PWM和电感电流波形示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例二中占空比d＝0.5时的PWM和电感电流波形示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例二中占空比d＝0.8时的PWM和电感电流波形示意图；
[0030]图6为本专利技术实施例二中非理想调制波情况下的误差分析示意图；
[0031]图7为本专利技术实施例二中仿真验证控制框图；
[0032]图8为本专利技术实施例二中实际电流与采样电流动态对比图；
[0033]图9为本专利技术实施例二中突加突减负载时采样方法的动态性能对比图。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
[0036]实施例一：
[0037]本专利技术实施例一提供了一种三相交错并联三电平变换器电流采样系统，如图1所示，包括三相交错并联三电平变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相交错并联三电平变换器电流采样方法，其特征在于，包括以下步骤：获取三相交错并联三电平变换器中各个开关管驱动信号，并确定开关周期；利用几何关系计算开关管开关周期内的无电感电流交叠时间；根据开关周期内的无电感电流交叠时间情况确定占空比区间，其中，开关周期内的无电感电流交叠时间不为零时，采样才能成功；在占空比区间内，利用载波移相控制进行驱动，得到采样的电流。2.如权利要求1所述的三相交错并联三电平变换器电流采样方法，其特征在于，获取三相交错并联三电平变换器开关管的载波与调制波的波形，比较生成开关管驱动信号。3.如权利要求2所述的三相交错并联三电平变换器电流采样方法，其特征在于，采样点取载波最低点。4.如权利要求1所述的三相交错并联三电平变换器电流采样方法，其特征在于，所述开关管为金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管。5.如权利要求1所述的三相交错并联三电平变换器电流采样方法，其特征在于，根据三相交错并联三电平变换器拓扑结构将12个开关管分为六组，第一组为A相第一开关管和A相第二开关管，第二组为B相第一开关管和B相第二开关管，第三组为C相第一开关管和C相第二开关管，第四组为A相第三开关管和A相第四开关管，第五组为B相第三开关管和B相第四开关管，第六组为C相第三开关管和C相第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，房澳宇，张涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：