[發(fā)明專利]雙有源橋變換器最小回流功率雙重雙向內(nèi)移相控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810477531.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108631600B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 張興;高帥;趙文廣;郭華越;王付勝
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 34118 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王挺

本發(fā)明公開了雙有源橋變換器最小回流功率雙重雙向內(nèi)移相控制方法。在恒功率傳輸情況下，與雙重移相調(diào)制相比，雙重雙向內(nèi)移相調(diào)制有著抑制外移相占空比擾動對內(nèi)移相占空比影響的優(yōu)勢，從而使得控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，傳輸功率更加平穩(wěn)。本方法是在雙重雙向內(nèi)移相調(diào)制的基礎上，提出一種最小回流功率控制方法。該方法能在輸出不同功率時通過自動調(diào)節(jié)，找到回流功率最優(yōu)運行點,從而大幅度降低回流功率，有效地提高變換器的效率。因此，相對雙重移相調(diào)制而言，本發(fā)明方法更適合應用于雙有源橋變換器作為能量傳輸單元的系統(tǒng)中，特別是對控制穩(wěn)定性要求高的場合。前景非常廣泛，易于推廣。

技術領域

本發(fā)明屬于電氣工程領域的雙向直流變換器能量傳輸技術，具體涉及雙有源橋變換器最小回流功率雙重雙向內(nèi)移相控制方法。

背景技術

雙有源橋(Dual Active Bridge,DAB)變換器具有功率雙向流動、高功率密度、低成本、高可靠性以及高效的特點。越來越多地應用在大功率能量傳輸中。常見的調(diào)制方法有傳統(tǒng)移相、拓展移相、雙重移相、三重移相。針對不同的調(diào)制方法，能量傳輸過程中都存在回流功率的問題，即當原邊H橋的交流輸出電壓U_ab和電感電流i_L方向相反時，電感中儲存的能量回流到輸入電壓U₁側(cè)，這部分的功率為回流功率Q。

回流功率Q直接影響著雙有源橋變換器的傳輸效率。因此，如何實現(xiàn)最小回流功率運行受到越來越多的關注。這既有學術論文對此做了深入的理論分析，也有實際應用的工程方法。目前，針對DAB回流功率的優(yōu)化主要是針對不同調(diào)制方法而言的。如發(fā)明專利申請《一種加裝緩沖器的DC-DC變換器及減小回流功率的方法》(CN 107911028 A)和發(fā)明專利申請《隔離型雙向直流變換器最小回流功率移相控制方法》(CN 106981992 A)。

其中，中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 107911028 A于2018年4月13日公開的《一種加裝緩沖器的DC-DC變換器及減小回流功率的方法》就是針對拓展移相調(diào)制下減小回流功率的方法，其存在以下不足：

1、雖然實現(xiàn)了回流功率最優(yōu)化控制，但是采用拓展移相調(diào)制方法，原邊H橋輸出波形為三電平，副邊H橋輸出波形為兩電平，即原副邊H橋電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)不同，控制系統(tǒng)不易實現(xiàn)。

2、拓展移相調(diào)制只在變壓器的一側(cè)H橋內(nèi)引入內(nèi)移相角，與雙重移相調(diào)制控制的自由度相同，但相比于雙重移相調(diào)制，拓展移相調(diào)制不僅存在不對稱性，而且動態(tài)性能較差。

中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 106981992 A于2017年7月25日公開的《隔離型雙向直流變換器最小回流功率移相控制方法》就是針對雙重移相調(diào)制下減小回流功率的方法，其存在以下不足：

1、雖然實現(xiàn)了回流功率最優(yōu)化控制，但是這種調(diào)制方法在恒功率傳輸時，外移相占空比D₂微小的變化會產(chǎn)生內(nèi)移相占空比D₁較大的變化，導致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，該調(diào)制方法不適用對穩(wěn)定性要求高的場合。

2、采用雙重移相調(diào)制，輕載時外移相占空比微小的變化會產(chǎn)生很大的浪涌電流，嚴重時會損壞開關管IGBT。