[發明專利]一種DAB型雙向隔離DC-DC變換器驅動脈沖控制方法

無效

• 申請號: 201310087470.1
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103199707A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 李景新;姜久春;王冬至;時小龍
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及雙向隔離DC-DC變換器開關功率管的調制技術，特別是涉及一種DAB型雙向隔離DC-DC變換器驅動脈沖控制方法。

背景技術

DAB型DC-DC變換器因其高功率密度，簡單易用，軟開關特性，結構對稱，器件數少等特點，廣泛應用于不間斷電源（UPS），清潔能源轉換系統，能量雙饋系統，以及電動汽車鋰電池充放電設備等。其基本拓撲如圖1所示，原邊全橋B₁通過變壓器與副邊全橋B₂相連，其中每個全橋由4個可控開關管和反并聯二極管組成，變壓器T保障了電氣隔離，變比為n:1，L為變壓器漏電感或外接等效漏感，在電路中起傳遞能量的作用。

DAB型變換器的損耗主要包括傳導損耗和開關損耗。其中變壓器的磁損耗、開關器件的開關損耗與流經變壓器、漏感及開關器件的電流峰值I_peak呈正相關，變壓器的銅損耗和開關管的導通損耗電流有效值I_rms呈正相關，而流過漏感的無功功率Q_L越大，則因其輸出電壓和電流的波動越大，從而導致電容的ESR損耗增大。

目前，DAB型雙向隔離DC-DC變換器普遍采用傳統的單移相控制方式(Conventional?single-phase-shift?Strategy，CSPS)，各開關管的驅動脈沖在理想情況下為50%方波脈沖，且同一橋臂上下開關管驅動脈沖互補。通過控制B₁橋和B₂橋對應開關管（如Q₁和S₁,Q₄和S₄）驅動脈沖的移相占空比D來控制輸出功率P的大小和流動方向，而同一側橋內對角線開關管的驅動脈沖同步（如B₁橋的Q₁和Q₄，B₂橋S₁和S₄）。以功率流動方向為由U₁向U₂流動為例，各開關器件驅動波形和相關電壓電流波形如圖2所示，其中U_P和U_S均為50%的方波電壓，漏感電壓U_L和電流I_L呈周期性交變。然而，該控制方式下，系統輕載輸出且在輸出電壓與系統額定輸出電壓相差較大時，變換器存在如下問題：

1、流經變壓器、漏感及開關器件的電流峰值I_peak和電流有效值I_rms過大，相關器件承受的應力增大，增加器件成本。

2、漏感兩端所承受電壓較大，電感電流最大上升率較大，外界對系統的電磁干擾增大，導致系統可靠性降低。

3、電流峰值I_peak和電流有效值I_rms及系統的無功功率Q_L過大，引起系統損耗增大，系統效率較低。

目前存在的雙移相控制方式通過控制兩個移相角變量，在保證功率輸出的前提下解決上述問題，但雙移相控制方式需要控制兩個移相角變量，計算量大，控制方式復雜，不易于反饋調節和工程實現。

發明內容

為解決上述背景技術中提出的問題，本發明提出了一種新型單移相控制方式（Novel?single-phase-shift?Modulation?Strategy，NSPS），DAB型雙向隔離DC-DC變換器驅動脈沖控制方法。其構思是：首先，提出一種DAB型雙向隔離DC-DC變換器工作于驅動脈沖控制方法，其次，推導出該控制方式下的相關公式，并進行特性分析和驗證。該控制方法主要適用于系統中小功率輸出時，很好的解決了背景技術中提到的問題。

本發明的技術方案如下：

一種DAB型雙向隔離DC-DC變換器驅動脈沖控制方法，該控制方法包括：輸入側橋B1內移相，輸出側橋B2內不移相的控制模式一和輸出側橋B2內移相，輸入側橋B1內不移相的控制模式二，