[發明專利]考慮死區效應的雙有源橋DC-DC變換器最小電流應力控制方法

有效

• 申請號: 201710141816.X
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106712526B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳阿蓮;宋超超;陳杰;杜春水;張承慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了一種考慮死區效應的雙有源橋DC?DC變換器最小電流應力控制方法，根據死區占比、內移相角、外移相角以及電流過零點位置的大小關系，構建一、二次側電壓波形以及流經電感的電流波形；根據所得電壓電流波形，建立功率模型，根據所建立的輸出功率模型及電流應力模型，利用遺傳算法分析最小電流應力時的參數選取，并得出最小電流應力優化策略。本發明以電壓匹配模式為代表，對DAB在雙移相策略下的死區效應進行了詳細分析，獲得考慮死區效應的系統開關特性及輸出功率模型，并在此基礎上，借助遺傳算法提出一種獲得最小電流應力的優化方案。最后通過實驗對所述理論進行了驗證。

技術領域

本發明涉及一種考慮死區效應的雙有源橋DC-DC變換器最小電流應力控制方法。

背景技術

DAB變換器因其高功率密度、雙向功率流動、結構對稱且易于實現零電壓開通等優點，在分布式發電系統、交直流混合微電網等場合應用日趨廣泛。為實現DAB高效運行，研究者在控制策略方面做出很大努力，在傳統的單移相控制(single-phase-shift,SPS)的基礎之上，通過增加移相角，實現增強型移相控制(enhanced-phase-shift,EPS)、雙移相控制(dual-phase-shift,DPS)和三移相控制(triple-phase-shift,TPS)。隨著移相角數量增加，系統的控制靈活度增加，便于優化，但與此同時，系統復雜性增加，控制難度增大。

當前，針對DAB系統的優化控制不可謂不多，但這些優化策略都沒有考慮死區效應的影響。為防止同一橋臂上下兩個開關管直通，死區的加入必不可少。但死區的引入，在不同條件下，會造成不同程度的波形畸變和功率損失，包括電壓極性反轉、電壓跌落、相位偏移等，而且隨著開關頻率的增加，死區造成的影響會越顯著。已有研究者對DAB的死區效應進行了分析，但其關注點僅限于SPS策略下的波形畸變和相位偏移，對于EPS、DPS和TPS策略還沒有系統的研究，而對于考慮死區的情況下如何選擇移相角的大小，從而實現優化控制，更是沒有涉及。

發明內容

本發明為了解決現有技術中針對于DAB系統的優化控制均沒有考慮死區效應的影響的問題，提出了一種考慮死區效應的雙有源橋DC-DC變換器最小電流應力控制方法，本發明基于DPS控制策略，以電壓匹配情況為代表，對DAB的運行模式進行了詳細分析，得出各模式下的開關特性，并建立各模式的輸出功率模型。

另外，本發明的另一個目的是提供一種控制策略，選擇電流應力作為系統優化的指標，建立起各模式下的電流應力模型，以實現電流應力最小。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種考慮死區效應的雙有源橋DC-DC變換器最小電流應力控制方法，包括以下步驟：

(1)根據死區占比、內移相角、外移相角以及電流過零點位置的大小關系，構建一、二次側電壓波形以及流經電感的電流波形；

(2)根據所得電壓電流波形，建立功率模型，根據所建立的輸出功率模型及電流應力模型，利用遺傳算法分析最小電流應力時的參數選取，并得出最小電流應力優化策略。

所述步驟(1)中，死區占比M、內移相角D、外移相角D₁都是與半個開關周期的比率，且要求0≤D，D₁，M≤0.5，D+D₁+M≤1。

所述步驟(1)中，死區占比M、內移相角D、外移相角D₁大小關系不同，表明八個開關器件的通斷先后順序不同，結合電流過零點位置，會出現多種運行情況，對這些運行情況進行總結歸類，得出各運行模式。

進一步的，所述步驟(1)中，當電壓轉換變比k等于傳輸比與輸出電壓的乘積后與輸入電壓的比值時并非所有的模式都存在。