双向变换器相位补偿方法和双向变换器与流程

本发明属于电力电子，尤其涉及一种全桥基频控制的双向变换器的相位补偿方法和相应的双向变换器。

背景技术：

1、整流器是把交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置及侦测无线电信号等。逆变器与整流器相反，是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的装置。常用的整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流。其中，桥式全波整流电路输出电压脉动较小，正负半周均有电流通过，电源利用率高，输出的直流电压比较高，因此被广泛应用。

2、参见图1所示的h桥电路拓扑，其可以实现能量的双向变换，即将交流电整流成直流电或者将直流电逆变成交流电。图1中示出的电流方向为交流到直流的整流，以此为例，该电路将交流输入电压vin转换成直流输出电压vdc提供给负载r，负载r两端并联有电容c，晶体管q1、q1’、q2和q2’构成h桥，并且晶体管q1、q1’、q2和q2’分别并联有二极管d1、d1’、d2和d2’，q1和q1’之间的节点为a，q2和q2’之间的节点为b，电感l的一端连接至输入电压vin的正极，另一端连接至节点a。在输入电压vin的正半周，开关晶体管q1和q2’导通，开关晶体管q1’和q2断开；在输入电压vin的负半周，开关晶体管q1’和q2导通，开关晶体管q1和q2’断开，这样就能够获得单方向脉动的直流电压vdc。图1所示的h桥电路拓扑还能够实现并网逆变，即将来自例如光伏板的直流电逆变为交流电提供给市电电网，实现并网发电。逆变过程的控制逻辑与整流过程的控制逻辑是相同的，区别在于市电与电感l的电流相位差不同，其中，整流过程中市电与电感电流同相位，逆变过程中市电与电感电流反相位。

3、在上述控制逻辑下，由于漏电感、结电容的存在，只要市电电压vin与节点a和b之间的电压vab有轻微的相位误差，电流就会在二极管、电容器或其它元件中续流，从而使得电感电流il在市电过零点时过大，称为“尖峰电流”。这会造成开关器件(包括但不限于图1中所示的晶体管和二极管)的损坏，减小开关器件乃至整个整流/逆变电路的使用寿命。如果将这种整流/逆变电路应用于dc-dc变换器，还会造成变压器的励磁涌流，严重影响系统的安全运行。

4、目前，业内通常采用软启动方法消除尖峰电流，然而，软启动方法控制逻辑复杂、对芯片的依赖性高、成本高。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种双向变换器相位补偿方法，所述双向变换器具有直流端、交流端以及依次电连接在所述交流端和所述直流端之间的电感和h桥，所述双向变换器被配置为能够将从所述交流端输入的交流电转换为直流电以从所述直流端输出或者将从所述直流端输入的直流电转换为交流电从所述交流端输出，所述交流端能够连接至交流电源，所述相位补偿方法包括如下步骤：

2、步骤1：将所述双向变换器的电感电流与电流阈值进行比较；

3、步骤2：如果所述电感电流高于所述电流阈值，判断所述电感电流高于所述电流阈值的时刻与参考信号的过零点的时刻之间的时间差，所述参考信号是从所述交流电源提取的信号；

4、步骤3：如果所述时间差在预定范围内，对所述参考信号的相位进行补偿；以及

5、步骤4：基于补偿的参考信号控制所述h桥的开关占空比以减小所述电感电流，从而使得所述电感电流低于所述电流阈值。

6、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，所述参考信号是从所述交流电源提取的正弦波信号。

7、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，在所述步骤3中，如果所述电感电流高于所述电流阈值的时刻超前于所述参考信号的过零点的时刻，对所述参考信号的相位进行正补偿；如果所述电感电流高于所述电流阈值的时刻落后于所述参考信号的过零点的时刻，对所述参考信号的相位进行负补偿。

8、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，在所述步骤3中，将所述参考信号的相位补偿一步长值，然后重复所述步骤1-所述步骤4，直到所述电感电流低于所述电流阈值。

9、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，所述步骤2中，如果所述电感电流高于所述电流阈值，进行如下子步骤：

10、步骤s21：将所述双向变换器的电感电流与辅助电流阈值进行比较；

11、步骤s22：如果所述电感电流高于所述辅助电流阈值，判断所述电感电流高于所述辅助电流阈值的时刻与所述参考信号过零点的时刻之间的时间差；

12、步骤s23：如果所述时间差在预定范围内，对所述参考信号的相位进行补偿；

13、步骤s24：基于补偿的参考信号控制所述h桥的开关占空比以使得所述电感电流低于所述辅助电流阈值，

14、其中，在所述步骤s23中，将所述参考信号的相位补偿一辅助步长值，然后重复所述步骤s21-所述步骤s24，直到所述电感电流低于所述辅助电流阈值，

15、其中，所述辅助电流阈值高于所述电流阈值，所述辅助步长值大于所述步长值。

16、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，在所述步骤s23中，如果所述电感电流高于所述辅助电流阈值的时刻超前于所述正弦波过零点的时刻，对所述参考信号的相位进行正补偿；如果所述电感电流高于所述辅助电流阈值的时刻落后于所述正弦波过零点的时刻，对所述参考信号的相位进行负补偿。

17、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，所述辅助电流阈值包括至少两个辅助电流阈值，所述辅助步长值包括至少两个辅助步长值，并且所述辅助步长值随着所述辅助电流阈值的减小而减小。

18、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，所述至少两个辅助电流阈值包括第一辅助电流阈值和第二辅助电流阈值，所述第一辅助电流阈值为10a，所述第二辅助电流阈值为6a，所述电流阈值为2a。

19、根据本发明的双向变换器相位补偿方法，优选地，所述预定范围为-1ms～—+1ms。

20、另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行以实现本发明的双向变换器相位补偿方法。

21、又一方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储可执行命令；所述处理器被配置为经由执行所述可执行命令来实现本发明的双向变换器相位补偿方法。

22、本发明还提供了一种双向变换器，包括：

23、直流端；

24、交流端，其被配置为能够电连接至交流电源；

25、依次电连接在所述交流端和所述直流端之间的电感和h桥；

26、电流感测模块，其被配置用于感测电感电流；

27、比较模块，其被配置用于将所述电感电流与电流阈值进行比较；

28、时钟模块，其被配置用于提取所述电感电流的时刻；

29、相位补偿模块，其被配置为当所述电感电流高于所述电流阈值并且所述电感电流的时刻与参考信号的过零点的时刻之间的时间差在预定范围内时，对所述参考信号的相位进行补偿；和

30、控制模块，用于设置所述电流阈值并基于所述参考信号控制所述h桥的开关占空比。

31、根据本发明的双向变换器，优选地，还包括正弦波发生器，用于从所述交流电源提取正弦波信号作为参考信号。

32、与现有技术相比，本发明的优点在于能够消除双向变换器的尖峰电流，控制逻辑简单、对芯片的依赖性低、成本低。