CN112564536A - 一种逆变电路的逐波限流控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种逆变电路的逐波限流控制方法及装置，所述方法包括：检测逐波限流信号；根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期；在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同；检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。本发明通过控制开关管的导通和关闭进行限流和脉宽补偿，确保了逆变电路的可靠运行。

Description

一种逆变电路的逐波限流控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，尤其是指一种逆变电路的逐波限流控制方法及装置。

背景技术

如图1所示，一种逆变电路，由耦合变压器T和电感L、开关网络构成。开关网络由两个支路构成，分别是第一开关支路上的第一开关管Q1、第二开关管Q2，以及第二开关支路上的第三开关管Q3、第四开关管Q4。在正常的工作状态下，各开关管按照半桥逆变电路的PWM调制方式，且第一开关支路与第二开关支路的驱动脉冲的相位相差180度，即180度交错。

规定第一开关管Q1、第四开关管Q4同时导通时耦合变压器T绕组电压为正，第二开关管Q2、第三开关管Q3同时导通时耦合变压器T绕组电压为负，图1所示电感电流的方向为正。正常工作情况下，耦合变压器T绕组电压在一个开关周期内的平均值为0（正脉宽等于负脉宽），耦合变压器T能够保持磁平衡。当发生逐波限流的时候，传统的限流保护方式是开关管全部封锁一定时间，等到限流信号Tz消失再继续发送驱动脉冲。这样会导致耦合变压器T绕组电压在一个开关周期内的平均值不为0，耦合变压器T产生磁偏，严重的情况下会导致耦合变压器T饱和，影响电路的正常运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种逆变电路的逐波限流控制方法及装置，旨在解决现有的逐波限流方式对开关管全部封锁导致耦合变压器产生磁偏，影响电路正常运行的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，提供了一种逆变电路的逐波限流控制方法，所述逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和耦合变压器，所述第一开关管的一端和第二开关管的一端电连接，所述第一开关管的另一端与正母线连接，所述第二开关管的另一端与负母线连接，所述第三开关管的一端和第四开关管的一端电连接，所述第三开关管的另一端与正母线连接，所述第四开关管的另一端与负母线连接，所述耦合变压器的一端连接所述第一开关管和第二开关管之间的结点，另一端连接所述第三开关管和第四开关管之间的结点，所述方法包括：

检测逐波限流信号；

根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期；

在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同；

检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。

第二方面，提供了一种逆变电路的逐波限流控制装置，所述逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和耦合变压器，所述第一开关管的一端和第二开关管的一端电连接，所述第一开关管的另一端与正母线连接，所述第二开关管的另一端与负母线连接，所述第三开关管的一端和第四开关管的一端电连接，所述第三开关管的另一端与正母线连接，所述第四开关管的另一端与负母线连接，所述耦合变压器的一端连接所述第一开关管和第二开关管之间的结点，另一端连接所述第三开关管和第四开关管之间的结点，所述装置包括：

信号检测模块，用于检测逐波限流信号；

交替发波控制模块，用于根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期；

脉宽补偿控制模块，用于在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同；

恢复发波控制模块，用于检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。

本发明的有益效果在于：

本发明通过检测逐波限流信号，并根据逐波限流信号的方向控制第一开关管、第三开关管与第二开关管、第四开关管交替发波进行限流，并在逐波限流信号消失后控制第一开关管、第四开关管，或第二开关管、第三开关管打开进行脉宽补偿，调整了耦合变压器的绕组电压，使耦合变压器一直处于磁平衡的状态，确保了逆变电路的可靠运行。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明实施例提供的逆变电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的逆变电路的逐波限流控制方法的流程框图；

图3为电路正常发波与逐波限流信号为正向时的时序图；

图4为本发明实施例提供的逆变电路的逐波限流控制装置的模块连接图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参考图1至图2，图1为本发明实施例提供的逆变电路的结构示意图，图2为本发明实施例提供的逆变电路的逐波限流控制方法的流程框图。

如图所示，一种逆变电路的逐波限流控制方法，所述逆变电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和耦合变压器T，所述第一开关管Q1的一端和第二开关管Q2的一端电连接，所述第一开关管Q1的另一端与正母线Bus+连接，所述第二开关管Q2的另一端与负母线Bus-连接，所述第三开关管Q3的一端和第四开关管Q4的一端电连接，所述第三开关管Q3的另一端与正母线Bus+连接，所述第四开关管Q4的另一端与负母线Bus-连接，所述耦合变压器T的一端连接所述第一开关管Q1和第二开关管Q2之间的结点，另一端连接所述第三开关管Q3和第四开关管Q4之间的结点，所述方法包括：

步骤S10，检测逐波限流信号。

具体地，如图1所示，iL、iL1、iL2所示方向电流大于限流阈值时，所述逐波限流信号Tz为正向，当与iL、iL1、iL2所示方向相反的电流大于限流阈值时，所述逐波限流信号Tz为负向，所述限流阈值为一个预设值。

步骤S20，根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期。

具体地，逐波限流信号Tz发生后，根据Tz的方向先关闭第一开关管Q1和第三开关管Q3，经过一定的死区延时开通第二开关管Q2和第四开关管Q4，电流逐渐减小，直至逐波限流信号Tz消失，关闭第二开关管Q2和第四开关管Q4，经一定的死区延时开通第一开关管Q1和第三开关管Q3，电流又继续上升，直至Tz有效再关闭第一开关管Q1和第三开关管Q3，如此轮循；或，先关闭第二开关管Q2和第四开关管Q4，经过一定的死区延时开通第一开关管Q1和第三开关管Q3，电流逐渐减小，直至逐波限流信号Tz消失，关闭第一开关管Q1和第三开关管Q3，经一定的死区延时开通第二开关管Q2和第四开关管Q4，电流又继续上升，直至Tz有效再关闭第二开关管组，如此轮循。

步骤S30，在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同。

具体地，当所述逐波限流信号Tz的方向为正向时，第一脉宽为正脉宽；当所述逐波限流信号Tz的方向为负向时，第一脉宽为负脉宽。

步骤S40，检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反

本发明的有益效果在于：

本发明通过检测逐波限流信号Tz，并根据逐波限流信号的方向控制第一开关管Q1、第三开关管Q3与第二开关管Q2、第四开关管Q4交替发波进行限流，并在逐波限流信号消失后控制第一开关管Q1、第四开关管Q4，或第二开关管Q2、第三开关管Q3打开进行脉宽补偿，调整了耦合变压器T的绕组电压，使耦合变压器T一直处于磁平衡的状态，确保了逆变电路的可靠运行。

进一步地，在步骤S20之后，所述逆变电路的逐波限流控制方法还包括：

步骤S25，若所述逐波限流信号Tz仍生效，控制关闭所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。

在一种可能的实施例中，所述逐波限流信号Tz的方向为正，则所述步骤S20具体包括：

步骤S201，在一个开关周期内，控制关闭所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，打开所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，直至逐波限流信号Tz消失再关闭所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，打开所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，以进行交替发波。

所述步骤S30具体包括：

步骤S301,在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管Q1和第四开关管Q4发波进行正脉宽补偿。

所述步骤S40具体包括：

步骤S401，检测耦合变压器T的绕组电压，在耦合变压器T绕组电压的负脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4恢复正常的发波时序。

在另一可能的实施例中，所述逐波限流信号Tz的方向为负，则所述步骤S20具体包括：

步骤S202，在一个开关周期内，控制关闭所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，打开所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，直至逐波限流信号Tz消失再关闭所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，打开所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，以进行交替发波。

所述步骤S30具体包括：

步骤S302，在逐波限流信号Tz消失后控制所述第二开关管Q2和第三开关管Q3发波进行负脉宽补偿。

所述步骤S40具体包括：

步骤S402:检测耦合变压器T的绕组电压，在耦合变压器T绕组电压的正脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4恢复正常的发波时序。

请参考图3，图3为电路正常发波与逐波限流信号Tz为正向时的时序图，下面以发生正向逐波限流为例进行说明。

如图3所示，在第一开关管Q1、第四开关管Q4同时导通的时刻发生了正向逐波限流，此时耦合变压器T绕组电压uT为正值。逐波限流发生后，在阶段I，首先第一开关管Q1、第三开关管Q3管同时封闭，第二开关管Q2、第四开关管Q4管同时导通，电流逐渐减小，直至限流信号Tz消失。为防止电流持续减小至0，在限流信号Tz消失时同时封闭第二开关管Q2、第四开关管Q4管，开通第一开关管Q1、第三开关管Q3管，电流继续上升。再触发限流时则继续封闭第一开关管Q1、第三开关管Q3管，开通第二开关管Q2、第四开关管Q4，如此轮循。在这个阶段，由于开通的开关管是不同支路的上管或下管，耦合变压器T绕组电压uT为0，原本正常发波产生的正脉宽和负脉宽就会有所损失。

一个开关周期T后，进入阶段II。在逐波限流信号Tz消失后，第一开关管Q1、第四开关管Q4管同时导通，第二开关管Q2、第三开关管Q3管同时封闭，耦合变压器T绕组电压uT为正，补偿的正脉宽△t与阶段I缺失的正脉宽△t一致。

接着进入阶段III，等待uT负脉宽上升沿到来，所有的开关管恢复正常的发波时序。

由图3可以看出，发生限流后的一个开关周期T（图3中为阶段I）内，耦合变压器T会有磁偏（绕组电压uT平均值不为0），但是在下一个开关周期，通过补偿缺失的正脉宽△t，两个开关周期内耦合变压器T绕组电压uT平均值又变为0，保持了磁平衡。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的逆变电路的逐波限流控制装置的模块连接图。

如图4所示，本发明还提供了一种逆变电路的逐波限流控制装置，所述逆变电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和耦合变压器T，所述第一开关管Q1的一端和第二开关管Q2的一端电连接，所述第一开关管Q1的另一端与正母线Bus+连接，所述第二开关管Q2的另一端与负母线Bus-连接，所述第三开关管Q3的一端和第四开关管Q4的一端电连接，所述第三开关管Q3的另一端与正母线Bus+连接，所述第四开关管Q4的另一端与负母线Bus-连接，所述耦合变压器T的一端连接所述第一开关管Q1和第二开关管Q2之间的结点，另一端连接所述第三开关管Q3和第四开关管Q4之间的结点，所述装置包括：

信号检测模块100，用于检测逐波限流信号Tz；

交替发波控制模块200，用于根据逐波限流信号Tz的方向控制所述第二开关管Q2、第四开关管Q4同时发波与所述第一开关管Q1、第三开关管Q3同时发波交替进行一个开关周期；

脉宽补偿控制模块300，用于在逐波限流信号Tz消失后控制所述第一开关管Q1和第四开关管Q4，或所述第二开关管Q2和第三开关管Q3发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号Tz的方向相同；

恢复发波控制模块400，用于检测耦合变压器T的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。

进一步地，所述逆变电路的逐波限流控制装置还包括：

限流控制模块150，用于若所述逐波限流信号Tz仍生效，控制关闭所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。

进一步地，所述逐波限流信号Tz的方向为正，则所述交替发波控制模块200具体用于：

在一个开关周期内，控制关闭所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，打开所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，直至逐波限流信号Tz消失再关闭所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，打开所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，以进行交替发波；

所述脉宽补偿控制模块300具体用于：

在逐波限流信号Tz消失后控制所述第一开关管Q1和第四开关管Q4发波进行正脉宽补偿；

所述恢复发波控制模块400具体用于：

检测耦合变压器T的绕组电压，在耦合变压器T绕组电压的负脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4恢复正常的发波时序。

进一步地，所述逐波限流信号Tz的方向为负，则所述交替发波控制模块200具体用于：

在一个开关周期内，控制关闭所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，打开所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，直至逐波限流信号Tz消失再关闭所述第一开关管Q1和第三开关管Q3，打开所述第二开关管Q2和第四开关管Q4，以进行交替发波；

所述补偿发波控制模块300具体用于：

在逐波限流信号Tz消失后控制所述第二开关管Q2和第三开关管Q3发波进行负脉宽补偿；

所述恢复发波控制模块400具体用于：

检测耦合变压器T的绕组电压，在耦合变压器T绕组电压的正脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4恢复正常的发波时序。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种逆变电路的逐波限流控制方法，所述逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和耦合变压器，所述第一开关管的一端和第二开关管的一端电连接，所述第一开关管的另一端与正母线连接，所述第二开关管的另一端与负母线连接，所述第三开关管的一端和第四开关管的一端电连接，所述第三开关管的另一端与正母线连接，所述第四开关管的另一端与负母线连接，所述耦合变压器的一端连接所述第一开关管和第二开关管之间的结点，另一端连接所述第三开关管和第四开关管之间的结点，其特征在于，包括：

检测逐波限流信号；

根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期；

在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同；

检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。

2.如权利要求1所述的逆变电路的逐波限流控制方法，其特征在于，在所述检测逐波限流信号，根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行之后，还包括：

若所述逐波限流信号仍生效，控制关闭所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。

3.如权利要求1或2所述的逆变电路的逐波限流控制方法，其特征在于，所述逐波限流信号的方向为正，则所述根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期具体包括：

在一个开关周期内，控制关闭所述第一开关管和第三开关管，打开所述第二开关管和第四开关管，直至逐波限流信号消失再关闭所述第二开关管和第四开关管，打开所述第一开关管和第三开关管，以进行交替发波；

所述在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同具体包括：

在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管发波进行正脉宽补偿；

所述检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反具体包括：

检测耦合变压器的绕组电压，在耦合变压器绕组电压的负脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序。

4.如权利要求1或2所述的逆变电路的逐波限流控制方法，其特征在于，所述逐波限流信号的方向为负，则所述根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期具体包括：

在一个开关周期内，控制关闭所述第二开关管和第四开关管，打开所述第一开关管和第三开关管，直至逐波限流信号消失再关闭所述第一开关管和第三开关管，打开所述第二开关管和第四开关管，以进行交替发波；

所述在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同具体包括：

在逐波限流信号消失后控制所述第二开关管和第三开关管发波进行负脉宽补偿；

所述检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反具体包括：

检测耦合变压器的绕组电压，在耦合变压器绕组电压的正脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序。

5.一种逆变电路的逐波限流控制装置，所述逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和耦合变压器，所述第一开关管的一端和第二开关管的一端电连接，所述第一开关管的另一端与正母线连接，所述第二开关管的另一端与负母线连接，所述第三开关管的一端和第四开关管的一端电连接，所述第三开关管的另一端与正母线连接，所述第四开关管的另一端与负母线连接，所述耦合变压器的一端连接所述第一开关管和第二开关管之间的结点，另一端连接所述第三开关管和第四开关管之间的结点，其特征在于，包括：

信号检测模块，用于检测逐波限流信号；

交替发波控制模块，用于根据逐波限流信号的方向控制所述第二开关管、第四开关管同时发波与所述第一开关管、第三开关管同时发波交替进行一个开关周期；

脉宽补偿控制模块，用于在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管，或所述第二开关管和第三开关管发波进行第一脉宽补偿，所述第一脉宽的方向与逐波限流信号的方向相同；

恢复发波控制模块，用于检测耦合变压器的绕组电压，在所述绕组电压的第二脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序，所述第二脉宽的方向与第一脉宽相反。

6.如权利要求5所述的逆变电路的逐波限流控制装置，其特征在于，还包括：

限流控制模块，用于若所述逐波限流信号仍生效，控制关闭所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。

7.如权利要求5或6所述的逆变电路的逐波限流控制装置，其特征在于，所述逐波限流信号的方向为正，则所述交替发波控制模块具体用于：

在一个开关周期内，控制关闭所述第一开关管和第三开关管，打开所述第二开关管和第四开关管，直至逐波限流信号消失再关闭所述第二开关管和第四开关管，打开所述第一开关管和第三开关管，以进行交替发波；

所述脉宽补偿控制模块具体用于：

在逐波限流信号消失后控制所述第一开关管和第四开关管发波进行正脉宽补偿；

所述恢复发波控制模块具体用于：

检测耦合变压器的绕组电压，在耦合变压器绕组电压的负脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序。

8.如权利要求5或6所述的逆变电路的逐波限流控制装置，其特征在于，所述逐波限流信号的方向为负，则所述交替发波控制模块具体用于：

在一个开关周期内，控制关闭所述第二开关管和第四开关管，打开所述第一开关管和第三开关管，直至逐波限流信号消失再关闭所述第一开关管和第三开关管，打开所述第二开关管和第四开关管，以进行交替发波；

所述补偿发波控制模块具体用于：

在逐波限流信号消失后控制所述第二开关管和第三开关管发波进行负脉宽补偿；

所述恢复发波控制模块具体用于：

检测耦合变压器的绕组电压，在耦合变压器绕组电压的正脉宽上升沿到来时，控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管恢复正常的发波时序。

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