CN116742730B - 一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法 - Google Patents

一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法，包括发电装置、整流单元、中性点钳位三电平全桥、谐振网络、高频变压器、高频整流全桥以及直流电网；所述整流单元的输入端连接发电装置，输出端与中性点钳位三电平全桥相连接，所述中性点钳位三电平全桥通过谐振网络与高频变压器的原边连接，所述高频整流全桥输入端与高频变压器的副边连接，所述高频整流全桥的输出端与直流电网相连接，为直流电网提供直流电压。本发明能够适应潮流发电的宽电压增益要求，同时保证软开关减少了开关损耗，能够承受更高的电压应力，消除了高频整流全桥的无功功率，以最优导损路径运行提高了系统效率。

Description

一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及适用于高压宽增益要求的发电系统技术领域，具体的涉及一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法。
背景技术
为了减缓全球变暖的趋势，发展可持续再生能源是很有必要的。与其它可再生能源相比，海浪能（潮汐能）具有能量密度高、持续性等优势。在这种背景下，一些海洋大国开始致力于研发适用于高压宽增益要求的海浪发电系统。适用于高压宽增益要求的海浪发电系统通过将海浪能转化为机械能，再将机械能转化为电能，需要进行多次的整流、逆变，由于技术的不成熟将带来许多不必要的损耗，使得电能转换系统的效率降低。由于海浪发电系统依赖于风浪的情况，其波动性较大，遇到风平浪静或过大的海浪，都会影响其输出电压，因此利用起来非常困难，所以对变换器宽电压范围的研究将成为重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高压宽增益要求的发电系统及其控制方法，可以满足宽电压范围的要求并扩展了软开关范围，降低了开关损耗，消除了高频整流全桥的无功功率，以最优导损路径运行极大地提高了系统效率。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种适用于高压宽增益要求的发电系统，包括发电装置、整流单元、中性点钳位三电平全桥、谐振网络、高频变压器、高频整流全桥以及直流电网；所述整流单元的输入端连接发电装置，输出端与中性点钳位三电平全桥相连接，所述中性点钳位三电平全桥通过谐振网络与高频变压器的原边连接，所述高频整流全桥输入端与高频变压器的副边连接，所述高频整流全桥的输出端与直流电网相连接，为直流电网提供直流电压。
优选的技术方案中，所述整流单元包括二极管，所述二极管/>两两分成三组，每一组的两个二极管首尾连接，三组二极管并联连接，所述发电装置分别连接每一组二极管的中间连接处。
优选的技术方案中，所述中性点钳位三电平全桥包括均压电容、/>，钳位二极管/>、/>，开关管/>，所述开关管/>、开关管/>、开关管/>和开关管/>通过漏极和源极依次串联连接整流单元的输出端，所述均压电容/>、/>串联后连接整流单元的输出端，所述钳位二极管/>的阳极连接钳位二极管/>的阴极，所述钳位二极管/>的阴极连接所述开关管/>和开关管/>的连接点，所述钳位二极管/>的阳极连接所述开关管/>和开关管/>的连接点；所述钳位二极管/>与钳位二极管/>的连接点连接所述均压电容/>、/>的连接点，所述开关管/>和开关管/>通过漏极和源极串联后连接整流单元的输出端。
优选的技术方案中，所述谐振网络包括依次连接的谐振电容和谐振电感/>，所述谐振电容/>另一端连接所述开关管/>和开关管/>的连接点，所述谐振电感/>另一端与高频变压器的原边连接，高频变压器的原边的另一端连接所述开关管/>和开关管/>的连接点。
本发明还公开了一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，包括上述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制方法包括以下步骤：
S01：控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压含有/>、/>、/>、/>四种电压等级；
S02：控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>与的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；
S03：将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
优选的技术方案中，所述步骤S03中还包括计算归一化功率，计算方法包括：
利用基波近似法进行稳态分析，由高频变换器在相量域的等效电路图，得到和两个电压的基波相量，/>和/>归一化相量表达式如下：
式中，是/>的归一化相量，/>是/>的归一化相量，/>为电压增益，定义为，其中/>为变压器匝数，/>为输入电压，/>为输出电压；
根据归一化开关频率、质量因数/>，得到电容器的归一化阻抗：；
其中，为开关角频率，/>为归一化谐振角频率，/>为外接谐振电容、/>为外接谐振电感；/>为归一化阻抗，/>为负载电阻；
根据高频变换器的相量域等效电路图，求得归一化谐振电流表达式：
其中，为峰值电流，具体公式为：
其中，为谐振电流与交流电压/>的移相角，具体公式为：
进一步计算得归一化功率：
优选的技术方案中，还包括通过最优导损路径控制，方法包括：
得到最优导损路径关系式为：
将最优导损路径关系式代入到归一化功率化简得最优导损功率/>：
控制的/>脉冲宽度/>对/>的大小进行控制。
优选的技术方案中，得到最优导损路径关系式的方法包括：
得到最小谐振电流：
令，设立一个关于/>的拉格朗日方程：
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
化简上述三式得到最优导损路径关系式：
本发明又公开了一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制系统，包括上述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制系统包括：
中性点钳位三电平全桥电压调节模块，控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压/>含有/>、/>、/>、/>四种电压等级；
高频整流全桥电压调节模块，控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为到/>，开关管/>与/>的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；
谐振电流调节模块，将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
本发明又公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、本发明提出了一种适用于高压宽增益要求的潮流发电系统，由于采用中性点钳位三电平全桥，能够承受更大整流单元输出的直流电压。
2、本发明能够适应潮流发电的宽电压增益要求，同时保证软开关减少了开关损耗。
3、本发明整流全桥实现同步整流，消除了无功功率，以最优导损路径运行，提高了系统的效率。
附图说明
图1是一种适用于高压宽增益要求的发电系统原理图；
图2是一种适用于高压宽增益要求的发电系统的电路结构图；
图3是控制开关管和开关管/>产生的交流电压波形及谐振电流波形；
图4是适用于高压宽增益要求的发电系统采用FHA建立的相量域下的等效电路；
图5是，/>，/>，/>，/>、/>、/>和各开关管电流波形图；
图6是，/>，/>，/>，/>、/>、/>和各开关管电流波形图。
具体实施方式
本发明的原理是：潮流发电机将潮流能转化为电能，电能经过整流单元转化为高频的直流电压，经过中性点钳位三电平全桥将高频直流电压转换成高频交流电压，通过谐振网络、高频变压器和高频整流全桥将高频的交流电压转化为高频直流电压，传输到直流电网。能够适应潮流发电的宽电压增益要求，同时保证软开关减少了开关损耗，能够承受更高的电压应力，消除了高频整流全桥的无功功率，以最优导损路径运行提高了系统效率。
实施例1
如图1所示，一种适用于高压宽增益要求的发电系统，包括发电装置、整流单元、中性点钳位三电平全桥、谐振网络、高频变压器、高频整流全桥以及直流电网；所述整流单元的输入端连接发电装置，输出端与中性点钳位三电平全桥相连接，所述中性点钳位三电平全桥通过谐振网络与高频变压器的原边连接，所述高频整流全桥输入端与高频变压器的副边连接，所述高频整流全桥的输出端与直流电网相连接，为直流电网提供直流电压。
具体的，这里的发电装置为潮流发电机，当然也可以为其他发电机，这里不做限定。
如图2所示，具体的，整流单元包括二极管，二极管/>两两分成三组，每一组的两个二极管首尾连接，三组二极管并联连接，发电装置分别连接每一组二极管的中间连接处。
一实施例中，中性点钳位三电平全桥包括均压电容、/>，钳位二极管/>、/>，开关管/>，所述开关管/>、开关管/>、开关管/>和开关管/>通过漏极和源极依次串联连接整流单元的输出端，均压电容/>、/>串联后连接整流单元的输出端，钳位二极管/>的阳极连接钳位二极管/>的阴极，钳位二极管/>的阴极连接开关管/>和开关管/>的连接点，钳位二极管/>的阳极连接开关管/>和开关管/>的连接点；钳位二极管/>与钳位二极管/>的连接点连接均压电容/>、/>的连接点，开关管/>和开关管/>通过漏极和源极串联后连接整流单元的输出端。
具体的，开关管包括体二极管/>以及寄生电容/>。
一实施例中，谐振网络包括依次连接的谐振电容和谐振电感/>，谐振电容/>另一端连接开关管/>和开关管/>的连接点，谐振电感/>另一端与高频变压器的原边连接，高频变压器的原边的另一端连接开关管/>和开关管/>的连接点。
高频变压器原副边的匝数比为。
高频整流单元由开关管组成全桥电路，滤波电容/>连接在输出端，输出电压/>连接直流电网。
具体的，开关管包括体二极管/>、寄生电容/>。
另一实施例中，一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，包括上述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制方法包括以下步骤：
S01：控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压含有/>、/>、/>、/>四种电压等级，如图3所示；
S02：控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>与的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；
S03：将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
一实施例中，还包括计算归一化功率，计算方法包括：
利用基波近似法进行稳态分析，由高频变换器在相量域的等效电路图，如图4所示，得到和/>两个电压的基波相量，/>和/>归一化相量表达式如下：
式中，是/>的归一化相量，/>是/>的归一化相量，/>为电压增益，定义为，其中/>为变压器匝数，/>为输入电压，/>为输出电压；
根据归一化开关频率、质量因数/>，得到电容器的归一化阻抗：；
其中，为开关角频率，/>为归一化谐振角频率，/>为外接谐振电容、/>为外接谐振电感；/>为归一化阻抗，/>为负载电阻；
根据高频变换器的相量域等效电路图，求得归一化谐振电流表达式：
其中，为峰值电流，具体公式为：
其中，为谐振电流与交流电压/>的移相角，具体公式为：
进一步计算得归一化功率：
。
一较佳的实施例中，通过最优导损路径控制，方法包括：
得到最优导损路径关系式为：
将最优导损路径关系式代入到归一化功率化简得最优导损功率/>：
控制的/>脉冲宽度/>对/>的大小进行控制。
一具体的实现中，得到最优导损路径关系式的方法包括：
得到最小谐振电流：
令，设立一个关于/>的拉格朗日方程：
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
化简上述三式得到最优导损路径关系式：
。
另一实施例，一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法。
另一实施例，一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制系统，包括上述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制系统包括：
中性点钳位三电平全桥电压调节模块，控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压/>含有/>、/>、/>、/>四种电压等级；
高频整流全桥电压调节模块，控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为到/>，开关管/>与/>的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；
谐振电流调节模块，将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
为了让变换器高效运行，需要进行合适的参数设计：
选择，/>，/>，/>，/>。
设计输入电压为75V，输出电压/>为100V，额定功率为200W。
按照设计的输入、输出电压和功率进行仿真，所有开关都可以实现软开关。
为验证理论的正确性，在PSIM中进行了仿真测试。
当，/>，/>，/>，/>、/>、/>和各开关管电流波形如图5所示。
当，/>，/>，/>，/>、/>、/>和各开关管电流波形如图6所示。
结合仿真波形验证后，发现理论与实际相符合，证明本发明是可行的。能够适应潮流发电的宽电压增益要求，同时保证软开关减少了开关损耗，能够承受更高的电压应力，消除了高频整流全桥的无功功率，以最优导损路径运行提高了系统效率。
上述实施例为本发明优选地实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于高压宽增益要求的发电系统，其特征在于，包括发电装置、整流单元、中性点钳位三电平全桥、谐振网络、高频变压器、高频整流全桥以及直流电网；所述整流单元的输入端连接发电装置，输出端与中性点钳位三电平全桥相连接，所述中性点钳位三电平全桥通过谐振网络与高频变压器的原边连接，所述高频整流全桥输入端与高频变压器的副边连接，所述高频整流全桥的输出端与直流电网相连接，为直流电网提供直流电压；所述中性点钳位三电平全桥包括均压电容、/>，钳位二极管/>、/>，开关管/>，所述开关管 、开关管/> 、开关管/>和开关管/>通过漏极和源极依次串联后连接整流单元的输出端，所述均压电容/>、/>串联后连接整流单元的输出端，所述钳位二极管/>的阳极连接钳位二极管/>的阴极，所述钳位二极管/>的阴极连接所述开关管/>和开关管/>的连接点，所述钳位二极管/>的阳极连接所述开关管/>和开关管/>的连接点；所述钳位二极管/>与钳位二极管/>的连接点连接所述均压电容/>、/>的连接点，所述开关管/>和开关管/>通过漏极和源极串联后连接整流单元的输出端；控制中性点钳位三电平全桥的开关管/>的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压/>含有/>、/>、/>、/>四种电压等级；控制高频整流全桥的开关管/>与/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>与/>的脉冲宽度为到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；将谐振电流/>的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
2.根据权利要求1所述的适用于高压宽增益要求的发电系统，其特征在于，所述整流单元包括二极管，所述二极管/>两两分成三组，每一组的两个二极管首尾连接，三组二极管并联连接，所述发电装置分别连接每一组二极管的中间连接处。
3.根据权利要求1所述的适用于高压宽增益要求的发电系统，其特征在于，所述谐振网络包括依次连接的谐振电容和谐振电感/>，所述谐振电容/>另一端连接所述开关管/>和开关管/>的连接点，所述谐振电感/>另一端与高频变压器的原边连接，高频变压器的原边的另一端连接所述开关管/>和开关管/>的连接点。
4.一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-3任一项所述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制方法包括以下步骤：
S01：控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压/>含有、/>、/>、/>四种电压等级；
S02：控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>与/>的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管/>角度为/>，由此产生交流电压/>；
S03：将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
5.根据权利要求4所述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S03中还包括计算归一化功率，计算方法包括：
利用基波近似法进行稳态分析，由高频变换器在相量域的等效电路图，得到和/>两个电压的基波相量，/>和/>归一化相量表达式如下：，
，
式中，是/>的归一化相量，/>是/>的归一化相量，/>为电压增益，定义为/>，其中/>为变压器匝数，/>为输入电压，/>为输出电压；
根据归一化开关频率、质量因数/>，得到电容器的归一化阻抗：/>；
其中，为开关角频率，/>为归一化谐振角频率，/>为外接谐振电容、/>为外接谐振电感；/>为归一化阻抗，/>为负载电阻；
根据高频变换器的相量域等效电路图，求得归一化谐振电流表达式：
，
其中，为峰值电流，具体公式为：
，
其中，为谐振电流与交流电压/>的移相角，具体公式为：
，
进一步计算得归一化功率：
。
6.根据权利要求5所述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，其特征在于，还包括通过最优导损路径控制，方法包括：
得到最优导损路径关系式为：
，
将最优导损路径关系式代入到归一化功率化简得最优导损功率/>：
，
控制的/>脉冲宽度/>对/>的大小进行控制。
7.根据权利要求6所述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法，其特征在于，得到最优导损路径关系式的方法包括：
得到最小谐振电流：
，
令，设立一个关于/>的拉格朗日方程：
，
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
，
将对/>求偏导数得到：
，
化简上述三式得到最优导损路径关系式：
。
8.一种适用于高压宽增益要求的发电系统的控制系统，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的适用于高压宽增益要求的发电系统，控制系统包括：
中性点钳位三电平全桥电压调节模块，控制中性点钳位三电平全桥的开关管的脉冲宽度为0到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>的脉冲宽度为0到/>；由此产生交流电压/>含有/>、/>、/>、/>四种电压等级；
高频整流全桥电压调节模块，控制高频整流全桥的开关管与/>的脉冲宽度为/>到/>，开关管/>与/>的脉冲宽度为/>到/>，并且开关管/>、/>滞后开关管角度为/>，由此产生交流电压/>；
谐振电流调节模块，将谐振电流的过零点调整在开关管/>与/>的开启点，从而使得谐振电流与开关管/>、/>同相消除了高频整流全桥的无功功率。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现权利要求4-7任一项所述的适用于高压宽增益要求的发电系统的控制方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204013248U (zh) * 2014-07-16 2014-12-10 中国矿业大学 一种基于llc谐振变换器的电力电子变压器
CN114169278A (zh) * 2020-09-11 2022-03-11 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种谐振变换器的参数设计方法及其装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8929114B2 (en) * 2011-02-24 2015-01-06 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Three-level active neutral point clamped zero voltage switching converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204013248U (zh) * 2014-07-16 2014-12-10 中国矿业大学 一种基于llc谐振变换器的电力电子变压器
CN114169278A (zh) * 2020-09-11 2022-03-11 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种谐振变换器的参数设计方法及其装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Modulation Method of a Full-Bridge Three-Level LLC Resonant Converter for Battery Charger of Electrical Vehicles";Hiroyuki Haga等;《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》;第32卷(第4期);全文 *
"宽范围输入三电平半桥LLC 变换器混合控制";胡存刚等;《电机与控制学报》;全文 *

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