[發明專利]雙有源全橋DC-DC變換器的電流應力優化雙相移控制方法

有效

• 申請號: 201711266394.5
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108039821B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 宋文勝;安峰;楊柯欣
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 51200 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉凱

1.一種雙有源全橋DC-DC變換器的電流應力優化雙相移控制方法，其特征在于，包括：

S1：根據雙有源全橋DC-DC變換器輸出電壓的平均模型，構建變換器輸出電壓的狀態平均空間方程：

其中，C₂為輸出側電容，U_o為輸出電壓，f為開關頻率，L為輔助電感，R為負載電阻，U_in為變換器的輸入電壓，D₁、D₂分別為變換器在雙重相移控制下的內相移量和外相移量；

S2：對所述變換器輸出電壓的狀態平均空間方程進行離散化處理，并根據離散化處理后的變換器輸出電壓的狀態平均空間方程，計算得到變換器在下一個控制周期內輸出電壓的預測值：

其中，U_o(t_k)、U_in(t_k)、i_o(t_k)分別為t_k時刻變換器的采樣輸出電壓、輸入電壓和輸出電流；U_o(t_k+1)為t_k+1時刻所預測的變換器輸出電壓；

S3：根據拉格朗日函數和變換器在雙重相移控制下的功率模型，計算得到變換器在電流應力優化控制策略下的內相移量D₁：

其中，p₀為變換器的傳輸功率，k為電壓轉換比；

S4：根據預測輸出電壓和參考輸出電壓構建評價函數J：

其中，Uo*(t_k)為變換器在t_k時刻的參考輸出電壓；

對評價函數J進行求導處理，計算得到變換器在電流應力優化雙重相移預測控制策略下的外相移量D₂：

其中，ΔU_o(t_k)為t_k時刻變換器的輸出電壓經過外環比例-積分控制器的輸出值。

2.根據權利要求1所述的雙有源全橋DC-DC變換器的電流應力優化雙相移控制方法，其特征在于，構建所述雙有源全橋DC-DC變換器輸出電壓的狀態平均空間方程的方法包括：

根據H橋輸出電壓和電感電流波形的對稱性，在半個周期內，將變換器的工作狀態分為四個階段；針對每一種工作狀態，分別建立輸出電壓的狀態方程：

其中，i_L1,i_L2,i_L3,i_L4分別表示各個階段內電感電流的平均值，T_hs為開關周期的一半；

根據輸出電壓在四個階段的狀態方程，按照等效時間平均原則，構建所述輸出電壓的狀態平均空間方程。

3.根據權利要求1所述的雙有源全橋DC-DC變換器的電流應力優化雙相移控制方法，其特征在于：獲取所述雙有源全橋DC-DC變換器的預測輸出電壓的方法為：采用歐拉前向法對變換器輸出電壓的狀態平均空間方程中輸出電壓的微分項進行離散處理，獲得變換器在下一個控制周期內的預測輸出電壓。

4.根據權利要求1所述的雙有源全橋DC-DC變換器的電流應力優化雙相移控制方法，其特征在于，所述拉格朗日函數定義為：

E＝I_max+λ(p₀-p^*)

其中，E表示拉格朗日函數，λ為拉格朗日乘子，p^*為變換器的給定功率，I_max為變換器的電流應力標幺值。