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    “那不过是我高三复习阶段无聊撰写的诸多专利之一罢了，我跟我自己学习了这些技术，恐怕你们会不信。我就大方点，直接告诉你们我都写了啥吧，不是很想知道我怎么实现的控制吗？”

    刘晨笑着在白板上画框图说了起来。

    ……

    技术领域

    本发明涉及一种dc/dc变换器中的多电平逆变器的拓扑及控制方法，具体是一种开关频率保持恒定、基于串联谐振软开关的多电平逆变器拓扑及电压滞环控制。

    发明内容

    本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种基于串联谐振软开关的多电平逆变器的电压滞环控制。在谐振电流过零点切换开关器件，因而开关频率是恒定的，由于是软开关控制，开关频率可以达到很高，且开关损耗较小。将基于串联谐振软开关的多电平逆变器与电压滞环控制结合起来，可保持开关频率恒定，易实现输出电压的快速、稳定控制。

    本发明是针对采用高频多电平逆变器的串联谐振dc/dc变换器，该变换器拓扑包括：逆变器将输入的稳定直流电压转换为多种脉冲电平输出，用来对串联谐振的幅度进行调整；串联谐振电路由外加电容器c与变压器t1的漏感组成，如果变压器t1的漏感不足。可外加电感，将逆变器输出的脉冲电平转换为正弦波形，以便于变压器t1升压或降压；高频不可控整流器对高频正弦电压整流，得到输出的直流电压uout。

    所提出的多电平逆变器拓扑结构有2种，一种称为单向多电平逆变器，另一种称为双向多电平逆变器。普通逆变器为4个开关器件组成的2个桥臂，输入1种电平，可输出3种电平，单向多电平逆变器在普通逆变器前端或后端的一侧增加开关管，增加一个开关器件。输入电平增加一种，输出电平增加两种，输入n种电平，需要一侧增加n-1个开关器件。总共需要n+3个开关器件；双向多电平逆变器是在普通逆变器的基础上，前端和后端两侧对称增加开关器件，增加一对开关器件，输入电平增加一种，输出电平增加两种，输入n种电平。两侧增加2(n-1)个开关器件，总共需要2(n+1)个开关器件。

    本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

    1、谐振电流的采集和处理

    通过电流互感器或在串联谐振电路中串入一个小电阻，以电压的形式测量得到初始谐振电流ires_p，初始谐振电流为实际谐振电流的反向，电压跟随器将其反向放大得到ires_in。将放大后的谐振电流ires_in的相位前移ts，前移的时间为控制器器、驱动电路及开关器件切换等延迟时间，以保证开关器件在谐振电流过零点时切换状态。将前移后的谐振电流ires_s从正弦波形转换为控制器可识别的脉冲波形ires通入控制器，以检测过零点，脉冲波形ires的幅值要与控制器的处理电平相同，处理器的电平一般为3。3v或5v。

    2、输出电压的采集

    通过电压互感器或电阻分压的方式测量输出电压uout，采用电阻分压的方式还需要通过线性光耦将功率电路与控制电路隔离。

    3、电压比较值的给定

    电压滞环控制分为直接电压滞环控制和间接电压滞环控制，直接电压滞环控制是采集输出电压uout，直接与给定的电压比较值进行比较，将结果输入控制器；间接电压滞环控制是输出电压uout与给定的参考电压uref通过调节器，将其结果与给定的电压比较值进行比较。直接电压滞环控制的给定电压比较值根据给定的参考电压uref和滞环的数量、宽度直接决定，随输出电压uout的变化而变化；间接电压滞环控制的给定电压比较值根据调节器的参数和设定的滞环数量、宽度决定，不因输出电压的变化而变化。

    给定电压比较值的数量取决于逆变器的输出电平数，逆变器输入电平数n，由低到高分别为ui1、ui2、ui3、…、uin，则逆变器输出电平数(2n+1)，由高到低分别为+uin、+uin-1、+uin-2、…、+ui1、0、-ui1、-ui2、-ui3、…、-uin，每种状态输出一种电平，因此有(2n+1)种状态，按输出电平由高到低分别称为+n状态、+(n-1)状态、+(n-2)状态、…、0状态、-1状态、-2状态、-3状态、…、-n状态。给定电压比较值的数量为2n，滞环的数量为n。

    对于直接电压滞环控制，环宽由低到高分别为给定的参考电压uref的2h1%、2h2%、…、2hn%，给定电压比较值由低到高分别为：u1。u2，…，u2n，则u1=(1-hn%)uref，u2=(1-hn-1%)uref。u3=(1-hn-2%)uref，…，un=(1-h1%)uref，un+1=(1+h1%)uref，un+2=(1+h2%)uref，un+3=(1+h3%)uref，…，u2n=(1+hn%)uref。
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