恭喜合肥工业大学王付胜获国家专利权
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龙图腾网恭喜合肥工业大学申请的专利一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118508760B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410566988.1,技术领域涉及:H02M3/335;该发明授权一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法是由王付胜;吴辉捷;张鑫;叶雨杰设计研发完成,并于2024-05-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于三相DC‑DC变换器的热平衡方法,属于三相DC‑DC变换器领域。该热平衡方法包括定义功率传输的状态,计算得到移相值,生成PWM波驱动开关管工作和交换PWM波驱动开关管工作等步骤。针对三相DC‑DC变换器的三自由度不对称控制方式下开关管并不是各导通半个周期,导致开关管的温升差异,进而影响着器件的性能和使用寿命,且影响变换器的可靠性的问题,本发明在不改变拓扑结构的基础上,提出了一种基于三相DC‑DC变换器的热平衡方法,该方法是在DAB变换器的三自由度不对称控制方式下,通过交换开关管的导通时间,平衡开关器件的热损耗,提高整个样机的工作效率。
本发明授权一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法在权利要求书中公布了:1.一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法,所述三相DC-DC变换器系统包括原边侧直流电源、副边侧直流电源和双向DC-DC模块;所述双向DC-DC模块包括原边侧三相半桥电路、原边侧三相电感、原边侧发射线圈、副边侧接收线圈和副边侧三相半桥电路;所述原边侧三相半桥电路并联在原边侧直流电源E1的正负直流母线之间,所述副边侧三相半桥电路并联在副边侧直流电源E2的正负直流母线之间; 所述原边侧三相半桥电路包括6个带反向并联二极管及输出电容的开关管SPi,i=1,2,...,6;其中,开关管SP1的发射极和开关管SP2的集电极相接组成原边侧A相桥臂,开关管SP3的发射极和开关管SP4的集电极相接组成原边侧B相桥臂,开关管SP5的发射极和开关管SP6的集电极相接组成原边侧C相桥臂,且三个接点构成原边侧三相半桥电路的输出端,该输出端接原边侧三相电感,原边侧三相电感的另一端接原边侧发射线圈;所述副边侧三相半桥电路包括6个带反向并联二极管及输出电容的开关管Ssi,其中,开关管Ss1的发射极和开关管Ss2的集电极相接组成副边侧A相桥臂,开关管Ss3的发射极和开关管Ss4的集电极相接组成副边侧B相桥臂,开关管Ss5的发射极和开关管Ss6的集电极相接组成副边侧C相桥臂,且三个接点构成副边侧三相半桥电路的输出端,该副边侧三相半桥电路的输出端接副边接收线圈,副边侧接收线圈通过互感M接收原边侧发射线圈发射的电磁场; 热平衡方法步骤如下: 步骤1,定义功率传输的状态; 步骤2,计算移相值,基于PI调节器得到移相值D1,D2,D3,其中,D1为开关管SP1、开关管SP2、开关管SP3在高电平时的占空比,D2为开关管Ss1、开关管Ss2、开关管Ss3在高电平时的占空比,D3为开关管SP1和开关管Ss1的相位差; 步骤3,定义驱动信号及载波; 将开关管SPi的驱动信号记为驱动信号QPi,将开关管Ssi的驱动信号记为驱动信号Qsi,驱动信号QP1、驱动信号QP2的三角载波为载波VT1,驱动信号QP3、驱动信号QP4的三角载波为载波VT2,驱动信号QP5、驱动信号QP6的三角载波为载波VT3,驱动信号Qs1、驱动信号Qs2的三角载波为载波VT1 *,驱动信号Qs3、驱动信号Qs4的三角载波为载波VT2 *,驱动信号Qs5、驱动信号Qs6的三角载波为载波VT3 *;载波频率为f,周期; 步骤4,生成PWM波驱动开关管工作; 当载波VT1在0-D1T时间内,驱动信号QP1输出高电平,驱动信号QP2输出低电平;当载波VT1在D1T-T时间内,驱动信号QP1输出低电平,驱动信号QP2输出高电平; 步骤5,交换PWM波驱动开关管工作; 当满足预设的交换PWM波条件时,生成交换PWM波指令驱动开关管工作,定义D1’为交换PWM波后开关管SP1、开关管SP2、开关管SP3在高电平时的占空比,D2’为交换PWM波后开关管Ss1、开关管Ss2、开关管Ss3在高电平时的占空比,D1’=1-D1,D2’=1-D2;当载波VT1在0-D1’T时间内,驱动信号QP1输出高电平,驱动信号QP2输出低电平;当载波VT1在D1’T-T时间内,驱动信号QP1输出低电平; 其中,预先设定一个温差阈值Δtref;设在相同散热条件下,开关管SP1、开关管SP3和开关管SP5的温度相同,开关管SP2、开关管SP4和开关管SP6的温度相同,开关管Ss1、开关管Ss3和开关管Ss5的温度相同,开关管Ss2、开关管Ss4、开关管Ss6温度相同;实时采样原边侧三相半桥电路中任意一个桥臂上的两个开关管的温度,并计算得到其温差T1,实时采样副边侧三相半桥电路中任意一个桥臂上的两个开关管的温度,并计算得到其温差T2;在温差T1和温差T2中只要出现一个温差大于温差阈值Δtref的状态,即中断步骤4的发波,同时生成交换PWM波指令驱动开关管工作;当温差T1、温差T2均小于或等于温差阈值Δtref时,交换PWM波结束;预设的交换PWM波条件为预设的间隔时间D; 预设的交换PWM波条件为预设的间隔时间D;生成交换PWM波指令的过程如下:预先设定一个间隔时间D,间隔时间D到,中断步骤4的发波,同时生成交换PWM波指令驱动开关管工作,交换PWM波驱动开关管工作结束后进入下一个间隔周期。
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