[發(fā)明專利]雙向雙有源全橋變換器及其變頻三重移相調(diào)制在線尋優(yōu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810498925.1
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108696136B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫向東;王之軒;任碧瑩;張琦
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發(fā)明公開了雙向雙有源全橋變換器及其變頻三重移相調(diào)制在線尋優(yōu)方法。利用傅里葉級數(shù)分解表示雙向雙有源全橋變換器的傳輸功率、諧振電感電流有效值平方與三重移相占空比D₀、D₁、D₂以及變換器開關(guān)頻率f_sw四個控制量之間的數(shù)學關(guān)系，建立由三重移相占空比D₀、D₁、D₂與變換器開關(guān)頻率f_sw構(gòu)成的四維粒子空間。通過基于粒子群的全局在線尋優(yōu)算法，對諧振電感電流有效值平方進行優(yōu)化，得到任意給定傳輸功率時雙向雙有源全橋變換器對應(yīng)四維空間中的最優(yōu)控制量，從而實現(xiàn)雙向雙有源全橋變換器能在全負載范圍內(nèi)保持最低的環(huán)流功率、電感電流峰值和有效值，達到高效率軟開關(guān)運行的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特種開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及雙向雙有源全橋變換器及其變頻三重移相調(diào)制在線尋優(yōu)方法。

背景技術(shù)

雙向雙有源全橋變換器(Bidirectional Dual Active Bridge，BDAB)能靈活控制不同直流電壓等級之間的能量雙向傳輸，同時實現(xiàn)電壓、電流、功率監(jiān)控與調(diào)度等功能，同時由于其具有控制方式靈活、動態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)對稱等特點，因此在電動汽車與電網(wǎng)互動、儲能系統(tǒng)充放電、電力電子變壓器等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。在傳統(tǒng)的調(diào)制方式下，雙向雙有源全橋變換器只能在較窄的工作范圍內(nèi)實現(xiàn)軟開關(guān)，當輕載或是負載變化范圍較大時，很難滿足軟開關(guān)條件，因此，如何改進相應(yīng)的調(diào)制技術(shù)，保證雙向雙有源全橋變換器總是工作于軟開關(guān)方式，減少電能損失，成為目前研究的熱點之一。

目前，應(yīng)用于雙向雙有源全橋變換器的調(diào)制方法主要分為單移相(SPS)調(diào)制方式、雙重移相(DPS)調(diào)制方式和三重移相(TPS)調(diào)制方式三類。其中，SPS調(diào)制方式在重載時變換器易實現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS)，但其最優(yōu)電壓傳輸比為1，所以不適合端口電壓變化的情況，同時存在回流功率過大問題。DPS調(diào)制方式解決了SPS調(diào)制方式下回流功率過大問題，但是電感電流與無功功率依然較高，導致無法進一步提高系統(tǒng)效率。TPS調(diào)制方式擁有三個控制自由度，保留了DPS調(diào)制方式優(yōu)點的同時，可以降低電感電流峰值與有效值，減小無功功率，但在重載時DPS調(diào)制方式與TPS調(diào)制方式退化成SPS調(diào)制方式，使得電感電流不是最優(yōu)的，從而影響系統(tǒng)整體效率。同時，目前TPS調(diào)制方式需要預先求取雙向雙有源全橋變換器系統(tǒng)參數(shù)，建立目標函數(shù)，并通過求解微分方程事先確定變換器的全局最優(yōu)調(diào)制曲線。由于不能在線進行尋優(yōu)，所以實用性會受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出雙向雙有源全橋變換器及其變頻三重移相調(diào)制在線尋優(yōu)方法，來實現(xiàn)雙向雙有源全橋變換器在全負載范圍內(nèi)電感電流一直最優(yōu)，且始終運行在軟開關(guān)方式。

為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：