[發(fā)明專利]基于高增益隔離型雙向DC-DC變換器的分析優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710368020.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107093956B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌睿;胡睿;黃雪莉;張騰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50240
• 代理人: 路寧

1.一種基于高增益隔離型雙向DC-DC變換器的分析優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，獲取DC-DC變換器的狀態(tài)參數(shù)，建立降壓模式和升壓模式下的兩種開關(guān)狀態(tài)的狀態(tài)空間描述；

所述S1包括：

建立降壓模式下的兩種開關(guān)狀態(tài)空間描述：

當(dāng)開關(guān)Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4關(guān)斷時，電路的狀態(tài)空間描述為

其中，

當(dāng)開關(guān)Q1和Q3關(guān)斷，Q2和Q4導(dǎo)通時，電路的狀態(tài)空間描述為：

其中，

其中，L_m是勵磁電感，L₂是變壓器二次側(cè)電感，C₁是C1的電容值，C_L是低壓側(cè)輸出濾波電容的電容值，R_o,L是降壓模式下輸出負載，是勵磁電感電流，i₂是二次側(cè)電感電流，V_C1是電容C1兩側(cè)電壓，V_C2是電容C2兩側(cè)電壓，是低壓側(cè)輸出濾波電容電壓，V_o,L是降壓模式下輸出電壓，V_i,H是降壓模式下輸入電壓，n為變壓器匝比；

建立升壓模式下的兩種開關(guān)狀態(tài)空間描述：

當(dāng)開關(guān)Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4關(guān)斷時，電路的狀態(tài)空間描述為

其中，

當(dāng)開關(guān)Q1和Q3關(guān)斷，Q2和Q4導(dǎo)通時，電路的狀態(tài)空間描述為

其中，

其中，L_m是勵磁電感，L₂是變壓器二次側(cè)電感，C₁是C1的電容值，C_H是高壓側(cè)輸出濾波電容的電容值，R_o,H是升壓模式下輸出負載，是勵磁電感電流，i₂是二次側(cè)電感電流，V_C1是電容C1兩側(cè)電壓，V_C2是電容C2兩側(cè)電壓，是高壓側(cè)輸出濾波電容電壓，V_o,H是升壓模式下輸出電壓，V_i,L是升壓模式下輸入電壓，n為變壓器匝比；

S2，基于狀態(tài)空間描述得到DC-DC變換器在兩種模式下的狀態(tài)平均方程；

S3，在狀態(tài)平均方程引入小信號擾動，推導(dǎo)出兩種模式下的傳遞函數(shù)；從而控制DC-DC變換器的電壓輸出，保證精準(zhǔn)控制電壓輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高增益隔離型雙向DC-DC變換器的分析優(yōu)化方法，其特征在于，所述S2包括：

降壓模式下的狀態(tài)空間平均方程：

升壓模式下的狀態(tài)空間平均方程：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高增益隔離型雙向DC-DC變換器的分析優(yōu)化方法，其特征在于，所述S3包括：

假設(shè)變換器在直流穩(wěn)定狀態(tài)點[D,X,U]發(fā)生擾動，也就是

其中，u_和為輸入電壓，U為輸入電壓直流穩(wěn)定狀態(tài)值，為輸入電壓干擾值，x_和為電路的狀態(tài)空間向量，X為電路的狀態(tài)空間直流穩(wěn)定狀態(tài)值，為電路的狀態(tài)空間干擾值，d_和為電路控制占空比，D為電路控制占空比直流穩(wěn)定狀態(tài)值，為電路控制占空比干擾值；

并且假設(shè)，各個擾動遠小于變換器在靜態(tài)工作點的值

基于變換器在降壓模式和升壓模式下的狀態(tài)空間平均方程，加入小信號擾動，同時忽略非線性狀態(tài)方程中的二階變動項，可得到兩種模式下小信號擾動狀態(tài)空間方程；

在降壓模式下的小信號擾動狀態(tài)空間方程為：

而因此

其中，降壓向量

考慮輸出信號擾動，則輸出方程為

由Y＝C^TX得

上述小信號狀態(tài)空間方程拉式變換，得到

其中S為計算變量，

所以，電路的狀態(tài)空間S的多項式為：

輸出擾動S的多項式

其中，I表示單位矩陣；

因此推導(dǎo)出變換器在降壓模式下輸入-輸出的傳遞函數(shù)以及占空比-輸出傳遞函數(shù)；

輸入-輸出傳遞函數(shù)：

占空比-輸出傳遞函數(shù)：

其中，V_g為輸入電壓；

同理，得到升壓模式下的輸入-輸出傳遞函數(shù)和占空比-輸出傳遞函數(shù)；

升壓模式下輸入-輸出傳遞函數(shù)：

占空比-輸出傳遞函數(shù)：

其中，升壓向量

通過升壓向量從而平衡電壓輸出值。