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龍圖騰網恭喜青島理工大學;青島天宇昶通電氣科技有限公司申請的專利一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115173730B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-01發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210801355.5，技術領域涉及：H02M7/797；該發明授權一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法是由朱文杰;曹曉雅;李學武;李云飛;薛翔天;晉登澤;林旭梅;唐旭設計研發完成，并于2022-07-08向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法在說明書摘要公布了：本發明涉及變換器技術領域，具體地說，涉及一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法。包括：確定變換器的主電路；通過載波和調制波來產生各開關管的驅動信號，在各開關管之間加入死區時間；設計在兩種功率方向下的安全工作計算方法，使單相逆變橋整流橋的同一橋臂上下開關管開關時刻互補；在周波變換器切換時，鉗位電路中同一橋臂上下開關管給交流電網側電感電流和變壓器繞組的電流提供通路。本發明設計通過調制，使高頻隔離變換器各功率開關工作在逆變模式下和整流模式下均能高效安全換流；可以提高工作效率，減小電磁干擾；該變換器屬于單級功率變換，無直流環節，解決了直流母線電解電容器壽命短等問題，提高了變換器的可靠性。

本發明授權一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法在權利要求書中公布了：1.一種雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器安全換流方法，其特征在于：包括如下步驟：S1、確定變換器的主電路，包括：單相逆變橋整流橋和諧振電感、高頻隔離變壓器、周波變換器、鉗位電路以及濾波電路；S2、通過載波和調制波的比較來產生各開關管的驅動信號，在各開關管之間加入足夠的死區時間，并采用精確的開關時刻計算方法；S3、設計在直流側和交流側兩種功率方向下的安全工作計算方法，使單相逆變橋整流橋的同一橋臂上下開關管開關時刻互補，并加入足夠的死區時間；S4、通過所設計的在兩種功率方向下的安全工作計算方法，在周波變換器切換時，鉗位電路中同一橋臂上下開關管工作在互補的模式下，給交流電網側電感電流和變壓器繞組的電流提供通路；S5、通過所設計的在兩種功率方向下的安全工作計算方法，使鉗位電路中的開關管的開關動作都是在開關管兩端電位相同的時刻進行；當變換器采用傳統無鉗位的調制策略時，由于變壓器二次側漏感電流在周波變換器換流期間沒有流通路徑，會導致電壓出現尖峰，為了避免由于周波變換器采用傳統調制策略而造成的電壓尖峰，在-和-之間加入重疊換流區；但在單相逆變器換流期間，電壓尖峰在PWM輸出電壓的上升沿和下降沿仍然存在，為了抑制這種電壓尖峰，則進一步在電路中加入有源鉗位電路；由于周波變換器是雙向開關，因此功率可以雙向傳輸，則針對有鉗位電路的雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器的完整的調制策略，作出如下假設：1電感電流在開關周期內是常量，且；2二極管導通壓降和開關的能量損耗忽略不計；3忽略高頻變壓器的勵磁電流，且各開關管的寄生電容容值相等；當雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器逆變橋整流橋和鉗位電路均為全橋結構，周波變換器為全波結構，單相逆變器采用移相脈寬調制策略，-的占空比隨調制波的變化而變化，則描述調制波時采用全橋有源鉗位電路的周波變換器型的單相高頻隔離逆變器在逆變模式和整流模式下的安全換流的工作過程包括如下步驟：模態1.1：利用諧振電感與開關管上并聯電容的諧振工作，可以實現所有單相全橋逆變電路整流電路開關管的安全換流及零電壓開關；其中，逆變模式下，在時刻零電壓關斷，由于電流的流通路徑由變為，在-期間電壓由零上升到V，兩端的電壓由V下降為零，由于時刻遠遠小于，故在之后零電壓開通，如果到之間的死區時間比時間長，則可以實現零電壓開通，零電壓開通也要滿足相同的條件；整流模式下，在之前零電壓關斷，在和之間流動；模態1.2：逆變模式下，在時刻零電壓開通，，由于占空比的損失，二次側電壓依舊為零；整流模式下，二次側電壓在時刻立即變為nV；模態1.3：逆變模式下，二次側電壓在時刻立即變為nV；整流模式下，依舊保持為nV，變壓器向負載側傳送能量；模態1.4：逆變模式下，變壓器向負載側傳送能量；整流模式下，變壓器向負載側傳送能量；模態1.5：逆變模式下，在時刻零電壓關斷，在和之間流動，，兩端電壓由零被充電到V，兩端電壓由V被放電到零，如果到之間的死區時間比時間長，則可以實現零電壓開通，零電壓開通也要滿足相同的條件；整流模式下，在時刻之前零電壓關斷，為了避免二次側的短路，必須在時刻之前零電壓關斷；模態1.6：逆變模式下，一次側電流在和之間流動，電感電流由二次側電流和所提供；整流模式下，在時刻開通，此時兩端電壓為V，二次側電流在和之間流動，一次側電流和由電感電流所提供；模態1.7：逆變模式下，經過重疊換流區，從雙向開關自然換流到，在時刻零電壓開通；整流模式下，過程與逆變模式下的相同；模態1.8：逆變模式下，雙向開關在時刻零電壓關斷，通過和繼續流動，和導通，，在時刻零電壓關斷；整流模式下，雙向開關在時刻零電壓關斷，通和繼續流動，和導通，，這個階段在時刻零電壓關斷時結束；同時，當時，工作模態與上述模態1.1-模態1.8相似，和相位將超前于和；所述模態1.1中，諧振持續的時間為： ；其中，，，，；則和的電壓分別為： ； ；其中，；所述模態1.5中，和兩端的的電壓分別為： ； ；其中，；則，諧振持續的時間要小于，為；當雙向功率傳輸的單級高頻隔離變換器逆變橋整流橋為全橋結構，鉗位電路為半橋1結構，半橋1結構包括四個電容、、、，六個二極管、、、、、，兩個開關器件、，以及兩個電源端，記為電源正極和電源負極；電源正極連接到開關的一端，開關另一端連接到二極管的陰極，二極管的陽極連接到電容的一端，電容的另一端與另一個電容的一端連接到第一個公共節點，二極管的陽極連接到二極管的陰極，負載二極管的陽極連接到負載二極管的陰極，二極管的陰極、負載二極管的陰極連接到第二個公共節點，第一個公共節點與第二個公共節點連接，二極管的陽極、負載二極管的陽極連接到第三個公共節點，電容與電容連接，第三個公共節點與電容的一端連接到第四個公共節點，第四個公共節點連接到開關的一端，開關的另一端連接到二極管的陰極，二極管的陽極連接到電容的一端，電容的另一端連接到電源正極，電源負極連接于二極管的陰陽極與二極管的陰極之間；周波變換器為全波結構時，一次側開關到的動作與鉗位電路和逆變橋整流橋均為全橋結構下，開關S1到S4的操作方式相同，則描述調制波時采用半橋有源鉗位電路的周波變換器型的單相高頻隔離逆變器在逆變模式和整流模式下的安全換流的工作過程包括如下步驟：模態2.1：逆變模式下，在時刻零電壓關斷，在之后零電壓開通，在此期間由零上升到V；整流模式下，在之前零電壓關斷，保持為零；模態2.2：逆變模式下在時刻零電壓開通，二次側電壓依舊為零；整流模式下，二次側電壓在時刻立即變為nV；模態2.3：逆變模式下，在時刻與均為開通狀態，二次側電壓變為nV；整流模式下，依舊保持為nV，變壓器向負載側傳送能量；模態2.4：逆變模式下，實現零電壓開關，保持為V，保持為nV；整流模式下，與逆變模式狀態相同；模態2.5：逆變模式下，在時刻零電壓關斷，如果到之間的死區時間比時間長，則可以實現零電壓開通，零電壓開通也要滿足相同的條件，在此期間由V下降到零，在此期間由nV下降到零；整流模式下，在時刻之前零電壓關斷，為了避免二次側的短路，必須在時刻之前零電壓關斷，保持為V，保持為nV；模態2.6：逆變模式下，在時刻開通，為零，電感電流由二次側電流和所提供；整流模式下，在時刻開通，此時兩端電壓為V，一次側電流和由電感電流所提供；模態2.7：逆變模式下，經過重疊換流區，從雙向開關自然換流到，在時刻零電壓開通；整流模式下，過程與逆變模式下的相同；模態2.8：逆變模式下，雙向開關在時刻零電壓關斷，在時刻零電壓關斷，通過和繼續流動，和導通，為零；整流模式下，雙向開關在時刻零電壓關斷，通過和繼續流動，和導通，為零，這個階段在時刻零電壓關斷時結束；同時，當時，工作模態與上述模態2.1-模態2.8相似，和相位將超前于和。

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