第264章 本卷終【高能！】

  本來一個個都熱情地稱呼劉晨小先生，客氣得很，現在設備也搞定了，又查出這種事，心中不爽之下，自然說話也不會客氣。 

  好幾個教授都指責劉晨。 

  秦明和龔書仍然不說話。 

  劉晨道：「呵，確實忘了說專利的事了，我也差點給忘了，確實有這麼回事。」 

  黃傑忙道：「是吧，你是不是認識這申請專利的人？」 

  「我確實認識。」劉晨道。 

  嘩啦啦一片喧嘩，這無疑承認了他不過是從人家那兒偷學了這套技術，並非原創，也不是什麼天才，就是會考試的學生罷了。 

  好些個醜陋的嘴臉。 

  「不僅我認識，你們在座的每一個人都認識。」劉晨又說，還笑了。 

  「我們也認識？那不可能。」 

  「你早該說出來的，現在搞得多被動。」 

  秦明的臉色略略有些難看，道：「這人是誰呀？我們大傢伙來自天南海北，不可能每個人都認識呀。」 

  龔書道：「即便劉晨是跟人學習，能掌握這麼多的技術要領，那也是極為了不起了，絕對是我們江海大學特招進來的高材生，我的課題組仍然需要這樣的人才，入學就過來跟著我親自帶的博士學習，等到本科畢業，那水平就很不錯了，說不定能做些創新性的研究了。」 

  學習現有的技術，和創新，那完全是兩種截然不同的能力，段位差很多。 

  這檔次一下子就降低了，本來是課題組的副研究員待遇，未來的接班人，好嘛，現在就是個學生身份了。讓個博士生帶著。 

  不過好歹給劉晨說了話，責難的聲音明顯就小了很多。 

  劉晨搖了搖頭，道：「大傢伙不是很關心誰申請了專利嘛，那我就告訴你們唄，也沒什麼。」 

  眾人側耳傾聽。 

  「那不過是我高三複習階段無聊撰寫的諸多專利之一罷了，我跟我自己學習了這些技術，恐怕你們會不信。我就大方點，直接告訴你們我都寫了啥吧，不是很想知道我怎麼實現的控制嗎？」 

  劉晨笑著在白板上畫框圖說了起來。 

  「控制並不在於多高明，就電力電子領域而言，必須要與結構配合在一起，實際上一個PI調節器就能解決大部分控制反饋。這種DC/DC變換器中的多電平逆變器的拓撲及控制方法，不過就是一種開關頻率保持恆定、基於串聯諧振軟開關的多電平逆變器拓撲及電壓滯環控制。」 

  他一說完，教授們就長大了嘴巴，什麼？滯環控制？這也太誇張了吧，這可是大學課本上最簡單最常見最小白的控制方式呀，一個個瞪著眼睛看著。 

  「技術進步在於克服現有技術中的不足，我。提出一種基於串聯諧振軟開關的多電平逆變器的電壓滯環控制，在諧振電流過零點切換開關器件，因而開關頻率是恆定的，由於是軟開關控制。開關頻率可以達到很高，且開關損耗較小。將基於串聯諧振軟開關的多電平逆變器與電壓滯環控制結合起來，可保持開關頻率恆定，易實現輸出電壓的快速、穩定控制。」 

  劉晨帶著些怒氣，霸道，犀利，不準備給這些傢伙一點面子了。無比直白地說出這些話，也不準備過多地解釋。 

  「哎，你這個滯環是怎麼回事？就我們那個設備不會就是滯環控制吧？」有個教授直接跳起來了。這也太……，大傢伙費了大半月沒有進展。結果用最簡單的法子解決了。 

  會不會太諷刺了？ 

  「在我說完之前，還請大家不要插嘴。」 

  「針對採用高頻多電平逆變器的串聯諧振DC/DC變換器，該變換器拓撲包括：逆變器將輸入的穩定直流電壓轉換為多種脈衝電平輸出，用來對串聯諧振的幅度進行調整；串聯諧振電路由外加電容器C與變壓器T1的漏感組成，如果變壓器T1的漏感不足，可外加電感，將逆變器輸出的脈衝電平轉換為正弦波形，以便於變壓器T1升壓或降壓；高頻不可控整流器對高頻正弦電壓整流，得到輸出的直流電壓Uout。」 

  「所提出的多電平逆變器拓撲結構有2種，一種稱為單向多電平逆變器，另一種稱為雙向多電平逆變器。普通逆變器為4個開關器件組成的2個橋臂，輸入1種電平，可輸出3種電平，單向多電平逆變器在普通逆變器前端或後端的一側增加開關管，增加一個開關器件，輸入電平增加一種，輸出電平增加兩種，輸入n種電平，需要一側增加n-1個開關器件，總共需要n+3個開關器件；雙向多電平逆變器是在普通逆變器的基礎上，前端和後端兩側對稱增加開關器件，增加一對開關器件，輸入電平增加一種，輸出電平增加兩種，輸入n種電平，兩側增加2(n-1)個開關器件，總共需要2(n+1)個開關器件。」 

  劉晨的語速很快，反正專利已申請，不妨給這幫傢伙解析下技術關鍵。 

  「逆變器不是四個開關嗎？」一個教授又跳了出來。 

  張政負責這一塊，忙說道：「我們這套設備的逆變器確實不是四個開關，當時我還奇怪來著，但是最後的性能說明了一切，我估計不需要前置的穩壓單元恐怕跟這也有關係。」 

  秦明還是第一次見到這種結構，臉色微變，道：「這前面還能加一個開關器件？這……這不會出問題嗎？」 

  之前，大家互相分工，時間又那麼緊迫，都是劉晨統一協調，彼此幾乎沒有交流，是以大家都不知道逆變器的詳細情況。 

  黃傑也表達了擔憂，「不會出啥問題吧？」 

  逆變器就是四個開關，就好像羊、馬、牛、豬都是四條腿一樣，這是基本常識，三條腿的人嚇不嚇人？六條腿的豬嚇死人吧？ 

  「不僅前面還能加一個開關，後面對稱還能加，不僅可以加一個。兩個，三個，甚至四個都沒問題，這就是把離散的狀態增多而已，變成五電平、七電平、九電平……以此類推。」 

  劉晨的面色有些冷，「其他的應用場合，這種結構或許不行。但是諧振過零點與之配合，那就是完美無缺，絕對不會出任何問題。」 

  劉晨不再給大家提問的機會，「1、諧振電流的採集和處理……」 

  「通過電流互感器或在串聯諧振電路中串入一個小電阻，以電壓的形式測量得到初始諧振電流Ires_p，初始諧振電流為實際諧振電流的反向。電壓跟隨器將其反向放大得到Ires_in。將放大后的諧振電流Ires_in的相位前移ts，前移的時間為控制器器、驅動電路及開關器件切換等延遲時間，以保證開關器件在諧振電流過零點時切換狀態。將前移后的諧振電流Ires_s從正弦波形轉換為控制器可識別的脈衝波形Ires通入控制器，以檢測過零點，脈衝波形Ires的幅值要與控制器的處理電平相同。」 

  「2、輸出電壓的採集，通過電壓互感器或電阻分壓的方式測量輸出電壓Uout，採用電阻分壓的方式還需要通過線性光耦將功率電路與控制電路隔離。」 

  「3、電壓比較值的給定。電壓滯環控制分為直接電壓滯環控制和間接電壓滯環控制，直接電壓滯環控制是採集輸出電壓Uout，直接與給定的電壓比較值進行比較，將結果輸入控制器；間接電壓滯環控制是輸出電壓Uout與給定的參考電壓Uref通過調節器。將其結果與給定的電壓比較值進行比較。」 

  「直接電壓滯環控制的給定電壓比較值根據給定的參考電壓Uref和滯環的數量、寬度直接決定，隨輸出電壓Uout的變化而變化；間接電壓滯環控制的給定電壓比較值根據調節器的參數和設定的滯環數量、寬度決定，不因輸出電壓的變化而變化。」 

  「給定電壓比較值的數量取決於逆變器的輸出電平數，逆變器輸入電平數n，由低到高分別為Ui1、Ui2、Ui3、…、Uin，則逆變器輸出電平數(2n+1)，由高到低分別為+Uin、+Uin-1、+Uin-2、…、+Ui1、0、-Ui1、-Ui2、-Ui3、…、-Uin。每種狀態輸出一種電平，因此有(2n+1)種狀態，按輸出電平由高到低分別稱為+n狀態、+(n-1)狀態、+(n-2)狀態、…、0狀態、-1狀態、-2狀態、-3狀態、…、-n狀態。給定電壓比較值的數量為2n，滯環的數量為n。」 

  這可是最關鍵的核心技術了。諸位教授聽得如痴如醉，臉部僵化，眼神發空，內心震驚，這需要多麼天才的思維才能想到這種創新的思路呀。 

  我的天哪，一個天才的科研人員最最厲害的就是那種天馬行空的思維，如果還具有實用性，那就是不世出的天才，引領一個學科進步的天才。 

  「對於直接電壓滯環控制，環寬由低到高分別為給定的參考電壓Uref的2h1%、2h2%、…、2hn%，給定電壓比較值由低到高分別為：U1，U2，…，U2n，則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。」 

  「對於間接電壓滯環控制，設定調節器的輸出穩定在Ur，環寬由低到高分別為Ur的2h1%、2h2%、…、2hn%，給定電壓比較值由低到高分別為：U1，U2，…，U2n，則U1=(1-hn%)Ur，U2=(1-hn-1%)Ur，U3=(1-hn-2%)Ur。…，Un=(1-h1%)Ur，Un+1=(1+h1%)Ur，Un+2=(1+h2%)Ur，Un+3=(1+h3%)Ur，…，U2n=(1+hn%)Ur。」 

  劉晨自顧自地講著。不理會他們的反應，也不管他們明不明白。 

  「4、確定下一個控制狀態，對於直接電壓滯環控制，輸出電壓Uout與給定的電壓比較值進行比較，Uout大於給定的電壓比較值，比較器輸出「1」。Uout小於給定的電壓比較值，比較器輸出「0」，2n個比較結果輸入到控制器中，控制器記錄其中「1」信號的數量為m。」 

  「m與下一個輸出狀態的和值為n，即m=0，下一個狀態為+n、m=1，下一個狀態為+(n-1)、m=2。下一個狀態為+(n-2)、…、m=n，下一個狀態為0、m=n+1，下一個狀態為-1、m=n+2，下一個狀態為-2、m=n+3。下一個狀態為-3、…、m=2n，下一個狀態為-n。」 

  「對於間接電壓滯環控制，調節器的輸出電壓Uoutr與給定的電壓比較值進行比較，Uoutr大於給定的電壓比較值，比較器輸出「1」，Uoutr小於給定的電壓比較值，比較器輸出「0」。2n個比較結果輸入到控制器中，控制器記錄其中「1」信號的數量為m，m與下一個輸出狀態的差值為n。即m=2n，下一個狀態為+n、m=2n-1。下一個狀態為+(n-1)、m=2n-2，下一個狀態為+(n-2)、…、m=n，下一個狀態為0、m=n-1，下一個狀態為-1、m=n-2，下一個狀態為-2、m=n-3，下一個狀態為-3、…、m=0，下一個狀態為-n。」 

  「除此之外，還需對諧振電流和電容器C的電壓進行限制，設定最高限值，若兩者有其一超過設定的限值，下一個輸出狀態強製為零狀態或負狀態，若兩者都超過設定的限值，下一個輸出狀態強製為負狀態，以保護開關器件，防止過電流和過電壓。」 

  前面兩次有人發聲提問，劉晨都是喝止，臉色冷傲，不願意解釋，但是這幫老教授一聽到這麼高明的技術，都是心癢難耐，有些理解能力強，還能勉強跟上思路，可有些就掉隊了，心急如焚呀，又不敢提問，只得舉手。 

  一個舉得高高的，另外不懂的人也跟著效仿。 

  活脫脫跟一群小學生似的。 

  不理會，繼續講。 

  「5、輸出開關控制信號，輸入到控制器中的信號有前移后變為脈衝波形的諧振電流信號Ires，滯環比較的2n個結果，根據滯環比較的結果確定下一個狀態，將Ires的半周期整數倍作為確定狀態的觸發信號，根據下一個狀態輸出開關器件的驅動信號，Ires的半周期為開關器件切換狀態的觸發信號。」 

  「根據開關器件不同的導通方式，多電平逆變器的輸出有3種基本狀態，分別為正狀態、零狀態、負狀態。正狀態是多電平逆變器輸出的脈衝電壓方向與諧振電流方向相同，對諧振電流起到增強作用；零狀態是多電平逆變器輸出脈衝電壓為零，諧振電路形成迴路，諧振電流僅受負載影響；負狀態是多電平逆變器輸出的脈衝電壓方向與諧振電流方向相反，使得諧振電流減弱。同一狀態，諧振電流的方向不同相應的多電平逆變器的輸出電平方向也要隨之改變，開關器件對應不同的導通方式。在諧振電流的過零點切換開關器件的狀態，以使得開關損耗為零，且開關頻率與串聯諧振頻率始終保持相同。」 

  「零狀態時，多電平逆變器的基本4個開關器件輪流導通兩個上橋臂或兩個下橋臂，考慮到開關器件的使用壽命，不易一直導通兩個上橋臂或兩個下橋臂。如果開關器件反並聯快速二極體，也可根據諧振電流的方嚮導通基本4個開關器件中的一個，利用相應的一個快速二極體替代與之並聯的開關器件導通形成迴路。」 

  「對於負狀態，若多電平逆變器中的開關器件都反並聯了快速二極體，可關閉所有的開關器件，任由諧振電路根據自身能量選擇導通的快速二極體形成通路，此種控制方法簡單，但是n種負狀態無法確定控制。若要控制負狀態。必須通過導通開關器件的方式，對於不同的諧振電流方向，某個負狀態導通的開關器件是不同的。」 

  「對於單向多電平逆變器，只有一側增加了開關器件，以增加輸入的電平數量，對於兩個方向的諧振電流，控制開關器件導通時只能通過「互補」的方式。基本的4個開關器件為S1H、S2H、S1L、S2L。S1H和S2H組成一個橋臂，S1L和S2L組成一個橋臂，S1H和S1L為兩個上橋臂，在前側增加開關器件S3、S4、S5、…、S(n+1)，輸入的電平數為n。」 

  「以H點流向L點為諧振電流正方向，對於-t(1≤t≤n-1)狀態。增加的輸入電平為-Ui(n+2-t)，諧振電流為負時，開關器件St和S2L導通，或開關器件St和S2L反並聯的快速二極體D2L導通，向諧振電路輸出-Ui(n+2-t)電平，而諧振電流為正時，無法通過開關器件St的導通來輸出-Ui(n+2-t)電平。」 

  「開關器件St和S1L導通。或開關器件St和S1L反並聯的快速二極體D1L導通，向諧振電路輸出Ui(n+2-t)-Uin電平，因此，對於諧振電流為正的-t狀態。必須導通與開關器件St互補的那個開關器件Sn+4-t，並同時導通開關器件S1L或與S1L反並聯的快速二極體D1L，向諧振電路輸出Ui(t-2)-Uin電平，若要效果相同，電平Ui(t-2)與Ui(n+2-t)必須互補。」 

  「即兩者之和為Uin，對於每種負狀態都可以採用「互補」的導通方式，要求各狀態輸入的電平具有等差的線性關係。即Ui2=2Ui1、Ui3=3Ui1、Ui4=4Ui1、…、Uin=nUi1。對於后側的單向多電平逆變器，控制負狀態，也通過「互補」的導通方式。」 

  這一通快講。好多教授都處於崩潰的邊緣了，一個個眼光都賊得很。很明白劉晨在講述內容的超高價值，只要學會了，那就是掌握了這個領域最前沿的技術，錯過了這個機會靠自己摸索，恐怕一輩子都學不會。 

  眼看著最先進的技術從眼前溜走呀。 

  毫不誇張地說，這些平時趾高氣揚、早就不再親自指導學生、早已不再上課的知名教授，至少十幾年沒這麼飛速地動過腦筋了，好多額頭上冒出豆大的汗珠子。 

  不知道從什麼時候開始，大傢伙都自發地拿著紙筆奮筆疾書，前面的劉晨可是寫滿了一白板子馬上就擦掉，然後再寫，不記錄下來，又沒聽懂，那可就錯過啦。 

  「小先生，能不能講解得慢一點。」 

  「慢一點，小先生，我們都是一把老骨頭了，跟不上你的思路啊。」 

  說著話氣喘吁吁。 

  「稍慢一點，小先生。」 

  稱呼全都一水地改了回去。 

  然後劉晨全然不理會，他心裡憋了一股氣，不一口說完這些，出不掉這股憋悶。 

  「對於雙向多電平逆變器，在兩側對稱增加開關器件，前側增加S3H、S4H、S5H、…、S(n+1)H，后側增加S3L、S4L、S5L、…、S(n+1)L，對於-t(1≤t≤n-1)狀態，增加的輸入電平為Ui(n+2-t)，StH和StL輸入的電平都為Ui(n+2-t)，諧振電流為負時，開關器件StH和S2L導通，或開關器件StH和S2L反並聯的快速二極體D2L導通。」 

  「向諧振電路輸出-Ui(n+2-t)電平，諧振電流為正時，開關器件StL和S2H導通，或開關器件StL和S2H反並聯的快速二極體D2H導通，向諧振電路輸出-Ui(n+2-t)電平。對於雙向的多電平逆變器，各狀態輸入的電平不要求具有等差的線性關係。」 

  「對於正狀態，單向多電平逆變器仍需採用「互補」的導通方式，各狀態輸入的電平要求具有等差的線性關係，對於t(1≤t≤n-1)狀態，增加的輸入電平為Ui(n+2-t)，諧振電流為正時，開關器件St和S2L導通，向諧振電路輸出Ui(n+2-t)電平。」 

  「諧振電流為負時，導通與開關器件St互補的開關器件Sn+4-t，並同時導通開關器件S1L，向諧振電路輸出Ui(n+2-t)電平；雙向多電平逆變器對於t(1≤t≤n-1)狀態，諧振電流為正時，開關器件StH和S2L導通，向諧振電路輸出Ui(n+2-t)電平，諧振電流為負時，導通開關器件StL和S2H，向諧振電路輸出Ui(n+2-t)電平。」 

  「對於+n狀態，諧振電流為正，開關器件S1H和S2L導通，諧振電流為負，開關器件S1L和S2H導通；-n狀態時，諧振電流為正，開關器件S1L和S2H導通，如果開關器件反並聯快速二極體，也可由快速二極體D1L和D2H自行導通，諧振電流為負，開關器件S1H和S2L導通，或由快速二極體D1H和D2L自行導通。」 

  又是一通快速講解。 

  教授們陷入一股深深的絕望之中，天哪，上一次有這股情緒怕是要追述到讀大學時，老師們最後一堂划考試重點課，有些很壞的老師故意說得超級快，讓學生們記錄不全、悲憤欲絕。 

  「基於諧振軟開關技術的採用多電平逆變器的DC/DC變換器在諧振電流過零點時切換開關器件的通斷，消除了開關損耗，另外，多個開關器件並聯在一起作為一個開關閥，可以達到均壓和均流的效果，彌補MOSFET或IGBT的容量。」 

  擦擦擦，白板全部擦掉。 

  劉晨手一攤開，「我要講述的控制策略與多電平逆變器的配合全部講完了，這就是設備中採用的核心技術。」 

  媽呀，汗流浹背的教授們無耐地停了下來，充滿期待的老眼看著他，那眼神飽含渴望與熱情，就跟十八九歲的毛頭小夥子看到女神穿著開高叉的旗袍從眼前走過一眼，那白花花的大腿推著步伐一晃一晃。 

  「小先生，能不能再給我們講述一遍。」秦明率先道。 

  「再講一遍吧，小先生。」 

  …… 

  一片哀嚎乞求之聲。 

  劉晨全然不理會，淡然地看著大家，露出了點微笑，道：「沒明白不要緊，大家到時候可以去查閱我的專利申請原文。」 

  哦，大家紛紛鬆了口氣，提起來的心臟也放了回去，深深覺得自己是個大****，剛才那一通記那一通急呀，直接去看專利原文不就行了嘛，一下子輕鬆了下來。 

  擦了一把額頭上的汗水，這渾身濕透了可真難受。 

  「對呀，查看專利原文。」 

  「這可一定要好好拜讀一下，神作啊。」 

  「必須看，整個課題組一起研讀。」 

  黃傑看著放鬆下來的眾人，真心不願潑冷水，苦著臉，道：「這專利申請了保密，大傢伙想看到專利原文怕是要二十年後啊。」 

  啊？ 

  這尼瑪心臟又提了起來。 

  本來心臟就不好的老傢伙趕緊捂著胸口掏葯去了。 

  二十年？ 

  尼瑪能不能活到那時候啊？ 

  平時彬彬有禮、修養深厚的教授們紛紛想要大爆粗口。 

  …… 

  【之所以沒有刪除一些技術細節，考慮到這技術真實存在，完整版本，感興趣的兄弟或許能有些收穫。】(未 完待續 ~^~)