本技术涉及电力电子,具体涉及一种ac/dc转换器的控制方法和开关电源。
背景技术:
1、功率因数校正(power factor correction,pfc)电路是一种ac/dc转换电路,因具有抑制谐波对电网的污染和减小无功功率,提高功率因数的特点,得到了广泛应用。目前的三相pfc电路能够将三相交流电转换为直流电,但会有共模噪声干扰严重的问题。
技术实现思路
1、鉴于此,本技术提供一种ac/dc转换器的控制方法和开关电源,能够控制ac/dc转换器将三相交流电转换为直流电,且控制过程中的共模噪声干扰少。
2、本技术第一方面提供一种ac/dc转换器的控制方法。ac/dc转换器包括三个桥式电路和三个储能电感,任意两个桥式电路之间均通过对应的储能电感相互连接;每个桥式电路包括第一桥臂、第二桥臂、输出电容、正直流母线和负直流母线,第一桥臂、第二桥臂和输出电容的两端均并联在正直流母线和负直流母线之间,每个桥式电路中的第一桥臂中点均与另一个桥式电路中的第二桥臂中点通过储能电感相连。控制方法包括:在ac/dc转换器与交流电源相连时,获取三个输出电容两端的直流电压和三个储能电感的电感电流;其中,三个桥式电路中的负直流母线与交流电源的三相相线一一对应连接;根据预设参考电压、三个直流电压和三个电感电流控制三个桥式电路中的功率管的通断状态,以使三个桥式电路共同将接入的交流电源的三相交流电均转换成直流电。
3、在一种实施例中,连接于同一储能电感的第一桥臂和第二桥臂构成一组桥臂,第一桥臂包括反向串联的第一上功率管和第一下功率管,第二桥臂包括反向串联的第二上功率管和第二下功率管,其中第一上功率管和第二上功率管均为二极管,第一下功率管和第二下功率管均为功率开关管。基于此,根据预设参考电压、三个直流电压和三个电感电流控制三个桥式电路中的功率管的通断状态的过程,包括:在同组桥臂形成的线电压的正半周期中,控制同组桥臂中第一桥臂的第一下功率管恒导通,同组桥臂中第二桥臂的第二下功率管高频切换导通;在同组桥臂形成的线电压的负半周期中,控制同组桥臂中第一桥臂的第一下功率管高频切换导通,同组桥臂中第二桥臂的第二下功率管恒导通。
4、在一种实施例中,连接于同一储能电感的第一桥臂和第二桥臂构成一组桥臂,第一桥臂包括串联的第一上功率管和第一下功率管,第二桥臂包括串联的第二上功率管和第二下功率管,其中第一上功率管、第二上功率管、第一下功率管和第二下功率管均为功率开关管。基于此,根据预设参考电压、三个直流电压和三个电感电流控制三个桥式电路中功率管的通断状态的过程,包括:在同组桥臂形成的线电压的正半周期中,控制同组桥臂中第一桥臂的第一下功率管恒导通且第一上功率管恒关断,控制同组桥臂中第二桥臂的第二下功率管高频切换导通且第二上功率管与第二下功率管互补导通;在同组桥臂形成的线电压的负半周期中,控制同组桥臂中第一桥臂的第一下功率管高频切换导通且第一上功率管与第一下功率管互补导通,同组桥臂中第二桥臂的第二下功率管恒导通且第二上功率管恒关断。
5、在一种实施例中,根据预设参考电压、三个直流电压和三个电感电流控制三个桥式电路中功率管的通断状态,包括:根据预设参考电压和三个直流电压得到参考电流;根据预设电流值、参考电流和三个电感电流得到调制电压信号;根据调制电压信号和预设载波信号生成控制信号,控制信号用于控制三个桥式电路中的功率管的通断状态。
6、在一种实施例中,根据预设参考电压与三个直流电压之和得到参考电流,包括:计算三个直流电压的电压和;计算预设参考电压与电压和之间的电压差值;将电压差值进行偏差调节,得到参考电流。
7、在一种实施例中,根据参考电流和三个电感电流得到调制电压信号,包括:将三个电感电流进行矩阵变换,得到在两相旋转坐标系下的有功电流分量和无功电流分量;计算参考电流与有功直流分量之间的差值,得到第一电流;计算预设电流值与无功电流分量之间的差值,得到第二电流;将第一电流进行偏差调节,得到第一电压;将第二电流进行偏差调节,得到第二电压;将第一电压和第二电压进行矩阵逆变换,得到在三相静止坐标系下的三个不同的调制电压信号。
8、在一种实施例中,第一桥臂包括反向串联的第一上功率管和第一下功率管,第二桥臂包括反向串联的第二上功率管和第二下功率管,其中第一上功率管和第二上功率管均为二极管,第一下功率管和第二下功率管均为功率开关管。基于此,根据三个调制电压信号和预设载波信号生成控制信号的过程包括:根据每个调制电压信号和预设载波信号生成一路第一控制信号;将每个调制电压信号取反,根据取反后的每个调制电压信号和预设载波信号生成一路第二控制信号;其中,第一控制信号用于控制第一桥臂中的第一下功率管的通断状态,第二控制信号用于控制第二桥臂中的第二下功率管的通断状态。
9、在一种实施例中,第一桥臂包括串联的第一上功率管和第一下功率管,第二桥臂包括串联的第二上功率管和第二下功率管,其中第一上功率管、第二上功率管、第一下功率管和第二下功率管均为功率开关管。基于此,根据三个调制电压信号和预设载波信号生成控制信号的过程包括:根据每个调制电压信号和预设载波信号生成相反的两路第一控制信号;将每个调制电压信号取反,根据取反后的每个调制电压信号和预设载波信号生成相反的两路第二控制信号;其中,相反的两路第一控制信号分别用于控制第一桥臂中第一上功率管和第一下功率管的通断状态,相反的两路第二控制信号用于控制第二桥臂中第二上功率管和第二下功率管的通断状态。
10、本技术第二方面提供一种开关电源。开关电源包括ac/dc转换器和控制器,其中,ac/dc转换器包括三个桥式电路和三个储能电感,任意两个桥式电路之间均通过对应的储能电感相互连接;每个桥式电路包括第一桥臂、第二桥臂、输出电容、正直流母线和负直流母线,第一桥臂、第二桥臂和输出电容的两端均并联在正直流母线和负直流母线之间,每个桥式电路中的第一桥臂中点均与另一个桥式电路中的第二桥臂中点通过储能电感相连;三个桥式电路中的负直流母线用于与交流电源的三相相线一一对应连接;控制器连接ac/dc转换器,控制器用于通过上述第一方面或第一方面中任意一种实施例所述的ac/dc转换器的控制方法来控制ac/dc转换器。
11、在一种实施例中,开关电源还包括dc/dc转换器,dc/dc转换器与ac/dc转换器相连接,dc/dc转换器用于将ac/dc转换器产生的直流电转换成另一种直流电。
12、与现有技术相比,本技术至少具有以下优点:
13、1、本技术ac/dc转换器的控制方法可以在三个桥式电路中的负直流母线与交流电源的三相相线一一对应连接的情况下,将三个桥式电路接入的交流电转换成直流电,而且,每相交流电均可以转成直流电,因此,基于本技术控制方法,ac/dc转换器可以实现三相交流电转直流电功能和实现多端口输出,负直流母线与相线连接可以有效抑制电路的共模噪声,使得控制过程中的共模噪声干扰少,无需增加额外的滤波设计,避免了控制复杂度增大,避免了ac/dc转换器的功率密度下降和成本增加。
14、2、本技术控制方法根据同组桥臂形成的线电压的正负半周期来控制同组桥臂中功率管的通断状态切换,使得与同组桥臂相连的储能电感的电感电流跟踪同组桥臂的线电压的变化,电感电流波形和线电压波形均能达到较好的正弦度,从而实现功率因数校正。
15、3、本技术控制方法可以适用于不同ac/dc转换器拓扑,例如可以应用于每个桥臂包括反向串联的二极管和功率开关管,使得每个桥式电路和与其相连的储能电感构成标准无桥pfc电路的ac/dc转换器,也可以应用于每个桥臂包括串联的两个功率开关管,使得每个桥式电路和与其相连的储能电感构成全桥pfc电路的ac/dc转换器,因此,本技术控制方法应用范围广。
16、4、当本技术控制方法应用于包含标准无桥pfc电路的ac/dc转换器时,本技术控制方法实现了将标准无桥pfc电路应用于三相领域,使得标准无桥pfc电路能够用来将三相交流电转换成直流电,且转换过程中的共模噪声干扰低。因此,本技术控制方法既弥补了目前的标准无桥pfc基本只应用于单相领域的不足,拓宽了标准无桥pfc的应用领域,又解决了目前的标准无桥pfc的共模噪声干扰严重的问题。而且,在控制ac/dc转换器的过程中,本技术控制方法无需涉及死区控制,而且也不会引发桥臂直通短路的问题,因此控制复杂度低,可靠性高。
1.一种ac/dc转换器的控制方法,其特征在于,所述ac/dc转换器包括三个桥式电路和三个储能电感,任意两个所述桥式电路之间均通过对应的所述储能电感相互连接;每个所述桥式电路包括第一桥臂、第二桥臂、输出电容、正直流母线和负直流母线,所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述输出电容的两端均并联在所述正直流母线和所述负直流母线之间,每个所述桥式电路中的第一桥臂中点均与另一个所述桥式电路中的第二桥臂中点通过所述储能电感相连;所述控制方法包括:
2.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,连接于同一所述储能电感的所述第一桥臂和所述第二桥臂构成一组桥臂,所述第一桥臂包括反向串联的第一上功率管和第一下功率管,所述第二桥臂包括反向串联的第二上功率管和第二下功率管,其中所述第一上功率管和所述第二上功率管均为二极管,所述第一下功率管和所述第二下功率管均为功率开关管;
3.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,连接于同一所述储能电感的所述第一桥臂和所述第二桥臂构成一组桥臂,所述第一桥臂包括串联的第一上功率管和第一下功率管,所述第二桥臂包括串联的第二上功率管和第二下功率管,其中所述第一上功率管、所述第二上功率管、所述第一下功率管和所述第二下功率管均为功率开关管;
4.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述根据预设参考电压、三个所述直流电压和三个所述电感电流控制三个所述桥式电路中功率管的通断状态,包括:
5.如权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述预设参考电压与三个所述直流电压之和得到参考电流,包括:
6.如权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述参考电流和三个所述电感电流得到调制电压信号,包括:
7.如权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述第一桥臂包括反向串联的第一上功率管和第一下功率管,所述第二桥臂包括反向串联的第二上功率管和第二下功率管,其中所述第一上功率管和所述第二上功率管均为二极管,所述第一下功率管和所述第二下功率管均为功率开关管;
8.如权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述第一桥臂包括串联的第一上功率管和第一下功率管,所述第二桥臂包括串联的第二上功率管和第二下功率管,其中所述第一上功率管、所述第二上功率管、所述第一下功率管和所述第二下功率管均为功率开关管;
9.一种开关电源,其特征在于,所述开关电源包括ac/dc转换器和控制器,其中,
10.如权利要求9所述的开关电源,其特征在于,所述开关电源还包括dc/dc转换器,所述dc/dc转换器与所述ac/dc转换器相连接,所述dc/dc转换器用于将所述ac/dc转换器产生的直流电转换成另一种直流电。