CN109921670B - 逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质 - Google Patents

逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质，逆变器包括谐振变换器和逆变单元，谐振变换器包括可控斩波单元，所述方法包括：在可控斩波单元运行于第一工作模式时，获取谐振变换器的输入电压以及逆变单元的输出功率；在谐振变换器的输入电压满足预设条件且逆变单元的输出功率达到最小值时，控制可控斩波单元停机；在停机达到预设时间时，启动可控斩波单元，使可控斩波单元运行于第二工作模式。本发明通过采用停机切换的策略，半桥工作模式与全桥工作模式切换时不存在电流应力问题，可靠性高；通过在逆变器输出功率最小的点进行停机切换，可有效减小前后级功率的不平衡，能低成本解决谐振变换器宽输入电压范围的问题。

Description

逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，更具体地说，涉及一种逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质。
背景技术
目前电动汽车的电池端压范围一般在200V～500V，电压范围很宽。车载充电机需实现正反向双向工作，针对反向逆变工作时谐振变换器的宽范围输入，如果能实现半桥和全桥的切换，则能适应宽范围的电池电压，大幅减少车载充电机的建设成本。
全桥工作模式和半桥工作模式的切换方法是指：在升压工作过程中，变换电路从半桥切换到全桥，对左桥臂、右桥臂的上下两开关管的门极驱动信号给定初始工作频率；在降压工作过程中，变换电路从全桥切换到半桥，对其中一个桥臂上下两开关管的门极驱动信号给定初始工作频率，另一个桥臂的上开关管始终关闭，下开关管始终开通。
但现有的全桥工作模式和半桥工作模式切换采用不停机切换，在切换过程中变换器的开关管承受很大的电流应力，容易导致开关管失效，引起可靠性风险，实际应用价值有限。
发明内容
本发明实施例提供一种逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质，旨在解决现有的全桥工作模式和半桥工作模式切换采用不停机切换，在切换过程中变换器的开关管承受很大的电流应力，容易导致开关管失效，引起可靠性风险，实际应用价值有限问题。
本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种逆变器控制方法，所述逆变器包括用于实现直流电压变换的谐振变换器、用于实现直流转交流变换的逆变单元，其中所述谐振变换器包括可控斩波单元，所述逆变器控制方法包括：
在所述可控斩波单元运行于第一工作模式时，获取所述谐振变换器的输入电压以及所述逆变单元的输出功率；
在所述谐振变换器的输入电压满足预设条件且所述逆变单元的输出功率达到最小值时，控制所述可控斩波单元停机；
在所述控制所述可控斩波单元停机达到预设时间时，启动所述可控斩波单元，使所述可控斩波单元运行于第二工作模式。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述可控斩波单元包括第一桥臂和第二桥臂；所述可控斩波单元的运行模式包括全桥工作模式和半桥工作模式；其中：
所述可控斩波单元运行于全桥工作模式时，所述可控斩波单元的第一桥臂的上桥臂、下桥臂和第二桥臂的上桥臂、下桥臂分别按预设的频率导通和关断；
所述可控斩波单元运行于半桥工作模式时，所述可控斩波单元的第一桥臂的上桥臂和下桥臂分别按预设的频率导通和关断，所述可控斩波单元的第二桥臂的上桥臂常闭、所述第二桥臂的下桥臂常开。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述可控斩波单元的第一工作模式为半桥工作模式、第二工作模式为全桥工作模式，所述谐振变换器的输入电压满足预设条件，包括：
所述谐振变换器的输入电压由大于第一预设电压变为小于或等于所述第一预设电压。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述第一预设电压为(Uomax+Uomin)/2-(△U/2)，其中，Uomax为最大输入电压，Uomin为最小输入电压，△U为滞环电压。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述可控斩波单元的第一工作模式为全桥工作模式、第二工作模式为半桥工作模式，所述谐振变换器的输入电压满足预设条件，包括：
所述谐振变换器的输入电压由小于第二预设电压变为大于或等于所述第二预设电压。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述第二预设电压包括(Uomax+Uomin)/2)+(△U/2)，其中，Uomax为最大输入电压，Uomin为最小输入电压，△U为滞环电压。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述预设时间为0.2ms。
在本发明所述的逆变器控制方法中，所述逆变单元连接纯阻负载，所述获取所述逆变单元的输出功率包括：获取所述逆变单元的输出电压；且所述逆变单元的输出功率达到最小值为所述逆变单元的输出电压为零。
本发明实施例还提供一种逆变器，包括用于实现直流电压变换的谐振变换器、用于实现直流转交流变换的逆变单元，存储器和处理器，其中所述谐振变换器包括可控斩波单元，所述存储器中存储有可在所述处理器执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的逆变器控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的逆变器控制方法的步骤。
本发明实施例的逆变器控制方法、逆变器及可读存储介质具有以下有益效果：通过对前级谐振变换器采用停机切换的策略，半桥工作模式与全桥工作模式切换时不存在电流应力问题，可靠性高；通过在后级逆变器输出功率最小的点进行停机切换，可有效减小前后级功率的不平衡，使母线电压保持稳定，且减小了母线电容功率波动，有效的减小了母线电容C的容值，使母线能量能保持平衡，实现了全桥工作模式和半桥工作模式的无缝切换，能低成本解决谐振变换器宽输入电压范围的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的逆变器控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的逆变器的示意图；
图3是本发明实施例提供的可控斩波单元的第一桥臂的上桥臂和下桥臂以及第二桥臂的上桥臂和下桥臂的波形示意图；
图4是本发明实施例提供的可控斩波单元的全桥工作模式和半桥工作模式的输出电压示意图；
图5是本发明实施例提供的逆变单元的输出交流电压和交流电流示意图；
图6是本发明实施例提供的逆变单元的输出功率示意图；
图7是本发明实施例提供的逆变器示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明实施例提供的逆变器控制方法的流程示意图，该逆变器控制方法可应用于两极式单相逆变器，通过前级谐振变换器和后级逆变单元之间的配合控制，适用于谐振变换器的宽范围输入电压范围场合。如图2所示，本发明实施例提供的逆变器包括用于实现直流电压变换的谐振变换器1(前级)、用于实现直流转交流变换的逆变单元2(后级)，其中谐振变换器1包括可控斩波单元11，可控斩波单元11包括第一桥臂和第二桥臂；可控斩波单元11的运行模式包括全桥工作模式和半桥工作模式。其中，第一桥臂的上桥臂Q1和下桥臂Q2以及第二桥臂的上桥臂Q4和下桥臂Q3具体可包括一个可控开关管和一个反并联二极管，通过控制可控开关管的导通和关断实现可控斩波单元11的全桥工作模式和半桥工作模式之间的切换。
具体地，如图3所示，是本发明实施例提供的可控斩波单元11的第一桥臂的上桥臂Q1和下桥臂Q2以及第二桥臂的上桥臂Q4和下桥臂Q3的波形示意图。可控斩波单元11运行于全桥工作模式时，可控斩波单元11的第一桥臂的上桥臂Q1、下桥臂Q2和第二桥臂的上桥臂Q4、下桥臂Q3分别按预设的频率导通和关断。其中，第一桥臂的上桥臂Q1、下桥臂Q2的驱动波互补，且占空比为50％；第二桥臂的下桥臂Q3与第一桥臂的下桥臂Q2驱动一致，第二桥臂的上桥臂Q4与第一桥臂的上桥臂Q1驱动一致，驱动频率随负载和输入电压波动。
可控斩波单元11运行于半桥工作模式时，可控斩波单元11的第一桥臂的上桥臂Q1和下桥臂Q2分别按预设的频率导通和关断，可控斩波单元的第二桥臂的上桥臂Q4常闭、第二桥臂的下桥臂Q3常开。第一桥臂的上桥臂Q1和下桥臂Q2的驱动波互补，且占空比为50％，驱动频率随负载和输入电压波动。
如图4所示，是本发明实施例提供的可控斩波单元11的全桥工作模式和半桥工作模式的输出电压示意图，其中，111为全桥工作模式的输出电压，112为半桥工作模式的输出电压。
本发明实施例提供的逆变器控制方法具体可通过以下步骤实现：
步骤S1：在可控斩波单元11运行于第一工作模式时，获取谐振变换器1的输入电压DC Input(即电池的直流输出电压)以及逆变单元2的输出功率。
上述第一工作模式为全桥工作模式或半桥工作模式之中一种。
步骤S2：在谐振变换器1的输入电压满足预设条件且逆变单元的输出功率达到最小值时，控制可控斩波单元11停机。
在上述可控斩波单元11的第一工作模式为半桥工作模式时，谐振变换器1的输入电压满足预设条件，包括：谐振变换器1的输入电压由大于第一预设电压变为小于或等于第一预设电压，第一预设电压具体可为(Uomax+Uomin)/2-(△U/2)，其中，Uomax为最大输入电压，Uomax一般在380～500V之间；Uomin为最小输入电压，Uomin一般在190～300V之间；△U为滞环电压，(由于电压波动，存在电压误差。)ΔU一般预设在20～150V之间。
在上述可控斩波单元11的第一工作模式为全桥工作模式时，谐振变换器1的输入电压满足预设条件，包括：谐振变换器1的输入电压由小于第二预设电压变为大于或等于第二预设电压，第二预设电压具体可为(Uomax+Uomin)/2)+(△U/2)，其中，Uomax为最大输入电压，Uomax一般在380～500V之间；Uomin为最小输入电压，Uomin一般在190～300V之间；△U为滞环电压，(由于电压波动，存在电压误差。)ΔU一般预设在20～150V之间。
在逆变单元2连接纯阻负载时，通过获取逆变单元2的输出电压获取逆变单元2的输出功率；且逆变单元2的输出功率达到最小值为逆变单元2的输出电压为零。
如图5所示，是本发明实施例提供的逆变单元2的输出交流电压和交流电流示意图，其中，21为逆变单元2的输出交流电压，22为逆变单元2的输出交流电流。如图6所示，是本发明实施例提供的逆变单元2的输出功率示意图，其中，A、B两点之间即为上述输出功率达到最小值。
本发明实施例提供的逆变器控制方法，通过在后级逆变器输出功率最小的点进行停机切换，由于前后级功率都接近零，功率处于一个平衡态，可有效减小前后级功率的不平衡，使母线电压保持稳定，且减小了母线电容C功率的波动，有效的减小了母线电容C的容值，使母线能量能保持平衡，实现了全桥工作模式和半桥工作模式的无缝切换，能低成本解决谐振变换器宽输入电压范围的问题。
上述停机即为第一桥臂的上桥臂Q1和下桥臂Q2以及第二桥臂的上桥臂Q4和下桥臂Q3均为低电平。
本发明实施例提供的逆变器控制方法针对两级式变换器，对前级谐振变换器采用停机切换的策略，半桥工作模式与全桥工作模式切换时不存在电流应力问题，可靠性高。
步骤S3：在控制可控斩波单元11停机达到预设时间时，启动可控斩波单元11，使可控斩波单元11运行于第二工作模式。
在上述第一工作模式为半桥工作模式时，第二工作模式则为全桥工作模式；上述第一工作模式为全桥工作模式时，第二工作模式则为半桥工作模式。
上述可控斩波单元11停机预设时间具体可为0.2ms，停机0.2ms后根据可控斩波单元11的输入输出电压计算出开机频率，按开机频率启动可控斩波单元11工作在全桥工作模式或半桥工作模式下。
本发明实施例还提供一种逆变器9，如图7所示，该逆变器9包括用于实现直流电压变换的谐振变换器91、用于实现直流转交流变换的逆变单元92，存储器93和处理器94，其中谐振变换器91包括可控斩波单元，存储器93中存储有可在处理器94执行的计算机程序，且处理器94执行计算机程序时实现如上所述的逆变器控制方法的步骤。
本实施例中的逆变器与上述图1对应实施例中的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的逆变器控制方法的步骤。
本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1对应实施例中的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种逆变器控制方法，所述逆变器包括用于实现直流电压变换的谐振变换器、用于实现直流转交流变换的逆变单元，其中所述谐振变换器包括可控斩波单元，其特征在于，所述可控斩波单元包括第一桥臂和第二桥臂；所述可控斩波单元的运行模式包括全桥工作模式和半桥工作模式，所述逆变器控制方法包括：
在所述可控斩波单元运行于第一工作模式时，获取所述谐振变换器的输入电压以及所述逆变单元的输出功率；
在所述谐振变换器的输入电压满足预设条件且所述逆变单元的输出功率达到最小值时，控制所述可控斩波单元停机；
在所述控制所述可控斩波单元停机达到预设时间时，启动所述可控斩波单元，使所述可控斩波单元运行于第二工作模式。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其特征在于，其中：
所述可控斩波单元运行于全桥工作模式时，所述可控斩波单元的第一桥臂的上桥臂、下桥臂和第二桥臂的上桥臂、下桥臂分别按预设的频率导通和关断；
所述可控斩波单元运行于半桥工作模式时，所述可控斩波单元的第一桥臂的上桥臂和下桥臂分别按预设的频率导通和关断，所述可控斩波单元的第二桥臂的上桥臂常闭、所述第二桥臂的下桥臂常开。
3.根据权利要求2所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述可控斩波单元的第一工作模式为半桥工作模式、第二工作模式为全桥工作模式，所述谐振变换器的输入电压满足预设条件，包括：
所述谐振变换器的输入电压由大于第一预设电压变为小于或等于所述第一预设电压。
4.根据权利要求3所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述第一预设电压为（Uomax+Uomin）/2-（△U/2），其中，Uomax为最大输入电压，Uomin为最小输入电压，△U为滞环电压。
5.根据权利要求2所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述可控斩波单元的第一工作模式为全桥工作模式、第二工作模式为半桥工作模式，所述谐振变换器的输入电压满足预设条件，包括：
所述谐振变换器的输入电压由小于第二预设电压变为大于或等于所述第二预设电压。
6.根据权利要求5所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述第二预设电压包括（Uomax+Uomin）/2）+（△U/2），其中，Uomax为最大输入电压，Uomin为最小输入电压，△U为滞环电压。
7.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述预设时间为0.2ms。
8.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变单元连接纯阻负载，所述获取所述逆变单元的输出功率包括：获取所述逆变单元的输出电压；且所述逆变单元的输出功率达到最小值为所述逆变单元的输出电压为零。
9.一种逆变器，其特征在于，包括用于实现直流电压变换的谐振变换器、用于实现直流转交流变换的逆变单元，存储器和处理器，其中所述谐振变换器包括可控斩波单元，所述存储器中存储有可在所述处理器执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的逆变器控制方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述逆变器控制方法的步骤。
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