] (. 18:)
[0088] (vn ( 19)
[0089] 根據等式（1)、（16)、（18)，可以如圖3中所示推導出差分模型，其中，
[0090] Ldi = 4L D、Cd = C x+CY/2、Ld2 = 2L k。
[0091] 根據等式（17)、（19)，可以如圖4中所示推導出共模模型，其中，
[0092] Lce= L C+M、Cc= C γ〇
[0093] 利用卡爾曼估計器的狀杰反饋棹制的椎導
[0094] 可以以矩陣形式書寫差分等式：
[0095] X = B1rUab +'B3
[0096] y = C · X
[0099] 那么，基于上面的連續等式推導出離散等式。[0100] X (k+1) = Ad · X (k) +Bdl · uab (k) +Bd2 · uAC (k)
[0097]
[0098]
[0101]
[0102] Ts是離散階躍時間。
[0103] 為了實現無靜態誤差性能，采用擴展取整函數的矩陣。
[0104]
[0105] 其中，
[0106]
[0107] 為了設計跟蹤控制器，第一步驟是將調整器設計成將所有狀態變量調整成零。以 下面的形式設計全狀態反饋控制器：
[0108] "iA(〇 = -K. X(Zir)，其中，K =[尤，K]:
[0109] 使用最優控制理論，
[0110] 性能指標被定義為：
[0111] 例如，如下設計加權矩陣：
[0112]
[0113] 通過使
丨最小化
[0114] 可以得到以下解
[0115]
[0116] 其中，P是下面的黎卡提方程的解
[0117]
[0118] 為了消除輸入電壓uAC的影響，引入了前饋項。那么，可以得到調整器設計：
[0119]
[0120] 如果調整器不將所有狀態變量調整成零而是調整成基準值，則可以得到以下跟蹤 控制器：
[0121]
[0122] 其中
[0123]
是四個狀態變量的基準值。
[0124] 傳統的PFC通常具有三個傳感器：輸入交流電流、輸入交流電壓、輸出直流電壓。 在i中需要多于三個變量。然而，通過使用估計器，不需要更多個傳感器來獲得i中的值。 Xi是虛擬變量，其可以被計算。使用卡爾曼估計器來估計ue)^PiD的值。以下面的方式來 設計估計器。
[0125]
[0126]
[0127] 交⑷基于電流測量的電流估計
[0128] X(A-)基于模型預測的預測估計
[0129] 對于每次計算，:y(綠的差用于校正估計值。L的設計可以影響估計器的 性能，在這里使用卡爾曼估計器。
[0130]
[0131]
[0132] 其中，
是處理噪聲。并且，v(k)是測量噪聲。
[0133] 可以通過下面的因子來確定噪聲電平
[0134] wl (k) :uab-PWM精確度，如的測量噪聲
[0135] w2(k) :uAC-心的測量噪聲
[0136] V (k) : iAC - iAC的測量噪聲
[0137] 那么，噪聲的數學期望值可以被定義：
[0138] Q = E {wwT} R = E {νντ} 〇
[0139] 估計器增益L可以被計算，并且估計器可以被設計。
【主權項】
1. 一種交流直流轉換器，包括： 轉換器電路，所述轉換器電路被配置成接收交流輸入并且進行操作以將所述交流輸入 轉換成直流輸出；以及 輸入濾波器，所述輸入濾波器介于所述交流輸入與所述交流直流轉換器電路之間，其 中，所述輸入濾波器包括： 一對差分電感器，所述一對差分電感器跨所述交流輸入親合，其中，所述一對差分電感 器中的第一差分電感器具有電連接至所述交流輸入的一側的第一端子，以及所述一對差分 電感器中的第二差分電感器具有電連接至所述交流輸入的另一側的第一端子，所述第一差 分電感器和所述第二差分電感器感應地耦合在一起并且共享公共磁芯； 一對共模電感器，所述一對共模電感器與所述一對差分電感器串聯耦合，其中，所述一 對共模電感器中的第一共模電感器具有電耦合至所述第一差分電感器的第二端子的第一 端子，以及所述一對共模電感器中的第二共模電感器具有電耦合至所述第二差分電感器的 第二端子的第一端子，所述第一共模電感器和所述第二共模電感器感應地耦合在一起并且 共享公共磁芯； 第一共模電容器，所述第一共模電容器電耦合在所述第一差分電感器的所述第二端子 與地之間； 第二共模電容器，所述第二共模電容器電耦合在所述第二差分電感器的所述第二端子 與地之間；以及 差分電容器，所述差分電容器跨所述交流輸入電親合。2. 根據權利要求1所述的交流直流轉換器，還包括第二濾波器，所述第二濾波器介于 所述輸入濾波器與所述交流輸入之間，并且被配置成從所述交流輸入中過濾掉電磁干擾。3. 根據權利要求1所述的交流直流轉換器，其中，所述一對差分電感器的耦合系數約 為1。4. 根據權利要求3所述的交流直流轉換器，其中，所述一對共模電感器的耦合系數小 于1。5. 根據權利要求4所述的交流直流轉換器，其中，所述差分電容器具有電耦合至所述 第一差分電感器的所述第二端子的第一端子，和電耦合至所述第二差分電感器的所述第二 端子的第二端子。6. 根據權利要求1所述的交流直流轉換器，還包括第二對差分電感器，所述第二對差 分電感器與所述一對共模電感器串聯耦合，其中，所述第二對差分電感器中的第一差分電 感器具有電耦合至所述第一共模電感器的第二端子的第一端子，以及所述第二對差分電感 器中的第二差分電感器具有電耦合至所述第二共模電感器的第二端子的第一端子，所述第 一共模電感器和所述第二共模電感器感應地耦合在一起并且共享公共磁芯。7. 根據權利要求1所述的交流直流轉換器，其中，所述轉換器電路還被限定為具有四 個開關的全橋逆變器。8. 根據權利要求7所述的交流直流轉換器，還包括控制器，所述控制器生成針對所述 四個開關的驅動信號，其中，所述驅動信號在切換周期的第一半和第二半兩者期間被改變。9. 根據權利要求8所述的交流直流轉換器，其中，所述控制器進行操作以使用卡爾曼 狀態估計器來控制所述轉換器電路的輸出。10. -種高階濾波器電路，包括： 一對差分電感器，所述一對差分電感器跨交流輸入親合，其中，所述一對差分電感器中 的第一差分電感器具有電連接至所述交流輸入的一側的第一端子，以及所述一對差分電感 器中的第二差分電感器具有電連接至所述交流輸入的另一側的第一端子，所述第一差分電 感器和所述第二差分電感器感應地耦合在一起并且共享公共磁芯； 一對共模電感器，所述一對共模電感器與所述一對差分電感器串聯耦合，其中，所述一 對共模電感器中的第一共模電感器具有電耦合至所述第一差分電感器的第二端子的第一 端子，以及所述一對共模電感器中的第二共模電感器具有電耦合至所述第二差分電感器的 第二端子的第一端子，所述第一共模電感器和所述第二共模電感器感應地耦合在一起并且 共享公共磁芯； 第一共模電容器，所述第一共模電容器電耦合在所述第一差分電感器的所述第二端子 與地之間； 第二共模電容器，所述第二共模電容器電耦合在所述第二差分電感器的所述第二端子 與地之間；以及 差分電容器，所述差分電容器跨所述交流輸入電親合。11. 根據權利要求10所述的高階濾波器，其中，所述一對差分電感器的耦合系數約為 Io12. 根據權利要求11所述的高階濾波器，其中，所述一對共模電感器的耦合系數小于 Io13. 根據權利要求12所述的高階濾波器，其中，所述差分電容器具有電耦和至所述第 一差分電感器的所述第二端子的第一端子，和電耦合至所述第二差分電感器的所述第二端 子的第二端子。14. 根據權利要求10所述的高階濾波器，還包括第二對差分電感器，所述第二對差分 電感器與所述一對共模電感器串聯耦合，其中，所述第二對差分電感器中的第一差分電感 器具有電耦合至所述第一共模電感器的第二端子的第一端子，以及所述第二對差分電感器 中的第二差分電感器具有電耦合至所述第二共模電感器的第二端子的第一端子，所述第一 共模電感器和所述第二共模電感器感應地耦合在一起并且共享公共磁芯。
【專利摘要】給出了具有減小的無源部件尺寸和共模電磁干擾的雙向交流直流轉換器。該轉換器包括由兩個耦合的差分電感器、兩個耦合的共模和差分電感器、一個差分電容器和兩個共模電容器形成的改進的輸入級。利用該輸入結構，可以極大地減小輸入級的體積、重量和成本。另外，因為能夠極大地衰減輸入電流紋波和共模電磁干擾，所以能夠采用較低的切換頻率來實現較高的效率。
【IPC分類】H02M7/155
【公開號】CN105122623
【申請號】CN201480022327
【發明人】克里斯·米, 李思琪
【申請人】密執安州立大學董事會
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2014年4月16日
【公告號】CA2909594A1, US20140313795, WO2014172439A1