CN112532086B - 一种检测chb电压滤波分量零点提高pet效率方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，通过采样CHB母线电容电压，对其进行带通滤波处理得到二倍频正弦频率分量。检测二倍频正弦分量的过零点来确定间歇关断点，在谐振电流包络的小电流处将DAB的H桥关断，在定时时间结束后，将H桥开通，恢复正常运行模式。本发明通过CHB母线电压波动的零点来确定谐振电流二倍频波动的零点，进而进入间歇模式，规避了电流包络采样复杂、处理困难的问题。有效降低了系统能量传递少时功率模组的开关损耗，提升电力电子变压器整机效率。

Description

一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法
技术领域
本发明涉及电力电子变压器技术领域，尤其涉及一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法。
背景技术
电力电子变压器(PET)是基于电力电子变换技术和电磁感应原理实现电力系统中电压变换与能量传递的新型智能变压器。基于CHB(Cascaded H-Bridge，H桥级联型)+DAB(Dual Active Bridge，双有源全桥)拓扑的电力电子变压器，是集电力电子、电力系统、自动控制、信号处理等多项技术于一体的多功能新型变压器，它在完成常规变压器的能量传递，电压转换的同时，还可以实现无功补偿、谐波治理、新能源并网、能量多向流动等多种功能，具有良好的控制特性，有利于电网的稳定，能极大地提高电能质量，有极佳的应用前景。
传统控制方法中，由于交流输入侧瞬时功率中存在二倍频波动，该波动通过CHB H桥后会流入CHB高压直流侧，导致CHB直流母线上电容电压波动，作用在SRC-DAB上使变换器内部电流产生波动。当功率模组工作在二倍频波动的小电流处时，与系统损耗相比传递的能量较小，系统效率较低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，通过采样CHB母线电压值，经过带通滤波处理后得到频率100Hz的正弦分量，检测到正弦分量的过零点，在此时根据间歇使能信号控制DAB高低压侧H桥关断，可以有效减少功率模组小功率运行时的损耗，显著提升电力电子变压器的运行效率。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，包括以下步骤：
步骤1：功率模组判断当前使能信号形式，若为正向间歇，则进入步骤2；若为反向间歇，则进入步骤3；
步骤2：控制功率模组进入纯正向低频间歇模式；
步骤3：控制功率模组进入纯反向低频间歇模式；
步骤4：功率模组进入低频间歇模式后，接收低频间歇关断时间值t，0≤t≤3s，同时对CHB母线电压进行采样；
步骤5：功率模组对CHB母线电压采样数据进行带通滤波处理，滤出100Hz正弦分量；
步骤6：判断100Hz正弦分量的过零点，当检测到100Hz正弦分量的过零点时，则进入步骤7，否则重复步骤4，直至零点判定条件成立；
步骤7：生成SRC-DAB关断脉冲信号，若功率模组进入纯正向低频间歇模式，则进入步骤8，若功率模组进入纯反向低频间歇模式，则进入步骤9；
步骤8：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB高压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤10；
步骤9：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB低压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤11；
步骤10：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB高压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗；
步骤11：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB低压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗。
进一步地，步骤4中CHB母线电压直流量上叠加一个二倍频正弦波动，通过带通滤波得到二倍频正弦分量后，检测正弦分量的零点作为间歇开始时刻。
进一步地，步骤5中带通滤波器设计的中心频率为100Hz，带宽为150Hz。滤除直流分量和高频分量，保留频率为100Hz的正弦分量。
进一步地，步骤6中零点判定条件是依据功率模组缓存连续四个正弦信号采样点，当前两个采样点连续减小且大于零点值，后两个采样点连续减小且小于过零点时，认为此时是由正半周期到负半周期的过零点；同理，确定由负半周期到正半周期的过零点。
本发明的有益技术效果：通过带通滤波器滤除CHB母线电压信号高频分量和直流分量，得到二倍频正弦分量，在二倍频正弦信号零点时刻将功率模组的H桥关断，有效减少H桥的IGBT小电流运行时的损耗，显著提升电力电子变压器运行效率。
附图说明
图1是本发明检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法的控制流程图。
图2是本发明检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法的CHB+DAB拓扑图。
图3是本发明检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法的CHB母线电压滤波与间歇开始结束时刻示意图。
附图标号：C为CHB母线电容，U1为CHB母线电压，U2为CHB母线电压滤波所得分量，I为DAB谐振电流包络，a为正半周期到负半周期的过零点，b为负半周期到正半周期的过零点，c为低频间歇关断点。
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用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，包括以下步骤：
步骤1：功率模组判断当前使能信号形式，若为正向间歇，则进入步骤2；若为反向间歇，则进入步骤3；
步骤2：控制功率模组进入纯正向低频间歇模式；
步骤3：控制功率模组进入纯反向低频间歇模式；
步骤4：功率模组进入低频间歇模式后，接收低频间歇关断时间值t，0≤t≤3s，同时对CHB母线电压进行采样；
步骤5：功率模组对CHB母线电压采样数据进行带通滤波处理，滤出100Hz正弦分量；
步骤6：判断100Hz正弦分量的过零点，当检测到100Hz正弦分量的过零点时，则进入步骤7，否则重复步骤4，直至零点判定条件成立；
步骤7：生成SRC-DAB关断脉冲信号，若功率模组进入纯正向低频间歇模式，则进入步骤8，若功率模组进入纯反向低频间歇模式，则进入步骤9；
步骤8：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB高压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤10；
步骤9：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB低压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤11；
步骤10：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB高压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗；
步骤11：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB低压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗。
如图2所示，交流输入侧瞬时功率中存在二倍频波动，该波动通过CHB H桥后会流入CHB高压直流侧，导致CHB直流母线电容C上电压波动，通过对母线电容C两端电压进行采样滤波，得到二倍频正弦信号，正弦信号过零点时刻与间歇时刻相同。
如图3所示，U1为CHB母线电压值，U2为CHB母线电压经过带通滤波器滤除高频分量和直流分量后得到的正弦信号，I为DAB谐振电流二倍频包络。看到，正弦信号与谐振电流二倍频包络相交，其交点处即为间歇关断时刻。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：功率模组判断当前使能信号形式，若为正向间歇，则进入步骤2；若为反向间歇，则进入步骤3；
步骤2：控制功率模组进入纯正向低频间歇模式；
步骤3：控制功率模组进入纯反向低频间歇模式；
步骤4：功率模组进入低频间歇模式后，接收低频间歇关断时间值t，0≤t≤3s，同时对CHB母线电压进行采样；
步骤5：功率模组对CHB母线电压采样数据进行带通滤波处理，滤出100Hz正弦分量；
步骤6：判断100Hz正弦分量的过零点，当检测到100Hz正弦分量的过零点时，则进入步骤7，否则重复步骤4，直至零点判定条件成立；
步骤7：生成SRC-DAB关断脉冲信号，若功率模组进入纯正向低频间歇模式，则进入步骤8，若功率模组进入纯反向低频间歇模式，则进入步骤9；
步骤8：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB高压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤10；
步骤9：根据SRC-DAB关断脉冲信号，关断SRC-DAB低压侧IGBT，使SRC-DAB进入低频间歇模式，同时启动定时器，设定时间t，进入步骤11；
步骤10：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB高压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗；
步骤11：定时器设定时间t结束后，开通SRC-DAB低压侧的IGBT，退出低频间歇状态，有效降低小功率运行时的损耗。
2.根据权利要求1所述的一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，其特征在于，所述步骤4中CHB母线电压直流量上叠加一个二倍频正弦波动，通过带通滤波得到二倍频正弦分量后，检测正弦分量的零点作为间歇开始时刻。
3.根据权利要求1所述的一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，其特征在于，所述步骤5带通滤波器的中心频率为100Hz，带宽为150Hz，滤除直流分量和高频分量，保留频率为100Hz的正弦分量。
4.根据权利要求1所述的一种检测CHB电压滤波分量零点提高PET效率方法，其特征在于，所述步骤6中零点判定条件是依据功率单元缓存连续四个正弦信号采样点，当前两个采样点连续减小且大于零点值，后两个采样点连续减小且小于过零点时，认为此时是由正半周期到负半周期的过零点；同理，能确定由负半周期到正半周期的过零点。
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