[發(fā)明專利]一種諧振型雙有源橋變換器建模、降階、設(shè)計方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811049239.2
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109271698B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜云龍;鄭玉平;王小紅;王志剛;侯凱;劉競
• 申請（專利權(quán)）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司;南瑞集團(tuán)有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;俞翠華

本發(fā)明公開了一種諧振型雙有源橋變換器建模、降階、設(shè)計方法、裝置及系統(tǒng)，在采用單移相控制方法控制諧振型雙有源橋變換器輸出電壓的情況下，利用諧振型雙有源橋變換器的傳輸功率公式，對諧振型雙有源橋變換器中的諧振元件降階，建立其平均值等效模型；基于該平均值模等效型，利用小干擾法建立諧振型雙有源橋變換器的小信號模型，并針對控制量與控制目標(biāo)求出傳遞函數(shù)；分析傳遞函數(shù)的零極點分布情況，對所述傳遞函數(shù)降階；針對降階后的傳遞函數(shù)，利用典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)控制器參數(shù)設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計。本發(fā)明原理簡單，條理清晰，為諧振型雙有源橋變換器的分析提供了理論依據(jù)，降低了分析設(shè)計的難度，易于采用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方案進(jìn)行控制器設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及隔離型雙向DC-DC變換器技術(shù)，具體涉及一種諧振型雙有源橋變換器建模、降階、設(shè)計方法、裝置及系統(tǒng)，特別涉及諧振型雙有源橋變換器。

背景技術(shù)

大功率隔離型雙向DC-DC變換器可實現(xiàn)直流變壓、雙向傳輸能量和電氣隔離的功能，在電動汽車、可再生能源、直流配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)及電力電子變壓器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多隔離型雙向DC-DC變換器拓?fù)渲校p有源橋因其結(jié)構(gòu)對稱、控制靈活、易實現(xiàn)零電壓開通而被廣泛研究和應(yīng)用。為了進(jìn)一步減小雙有源橋的開關(guān)損耗，同時抑制隔離級的直流分量，各國學(xué)者對諧振型雙有源橋變換器展開了大量研究。2013年在IEEETransaction on Power Electronics期刊發(fā)表的論文“Design Methodology ofBidirectional CLLC Resonant Converter for High-Frequency Isolation of DCDistribution Systems”中，通過采用變頻控制對諧振型雙有源橋的輸出電壓進(jìn)行控制，但變頻控制不利于磁性元件的優(yōu)化設(shè)計和提高功率密度，因而在大功率場合較少采用。2017年在大功率變流技術(shù)期刊上發(fā)表的“串聯(lián)諧振雙有源橋DC-DC變換器的頻域分析”一文中，推導(dǎo)了基于單移相控制的串聯(lián)諧振雙有源橋變換器的精確穩(wěn)態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上得到了變換器的功率傳遞特性和軟開關(guān)特性，但未對其進(jìn)行控制器建模與設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述建模與控制器設(shè)計技術(shù)上的不足，本發(fā)明提出一種諧振型雙有源橋變換器建模、降階、設(shè)計方法、裝置及系統(tǒng)，在采用單移相控制方法控制諧振型雙有源橋變換器輸出電壓的情況下，首先利用諧振型雙有源橋變換器的傳輸功率公式，對諧振型雙有源橋變換器中的諧振元件降階，建立其平均值等效模型；基于該平均值模等效型，利用小干擾法建立諧振型雙有源橋變換器的小信號模型，并針對控制量與控制目標(biāo)求出傳遞函數(shù)；從而降低了系統(tǒng)分析設(shè)計的難度，并易于采用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方案進(jìn)行控制器設(shè)計，適用于工程實踐。

實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供了一種諧振型雙有源橋變換器的建模方法，包括以下步驟：

獲取預(yù)設(shè)的諧振型雙有源橋變換器的傳輸功率公式；

基于所述的諧振型雙有源橋變換器的傳輸功率公式，求出諧振型雙有源橋變換器功率雙向流動時兩側(cè)電流的平均值模型；

獲取預(yù)設(shè)的諧振型雙有源橋變換器的平均值等效電路模型，將諧振型雙有源橋變換器功率雙向流動時兩側(cè)電流的平均值模型中的電流計算公式帶入預(yù)設(shè)的諧振型雙有源橋變換器的平均值等效電路模型，獲得諧振型雙有源橋變換器的平均值等效模型；

基于所述諧振型雙有源橋變換器的平均值等效模型，獲得諧振型雙有源橋變換器的小信號模型表達(dá)式；

化簡所述諧振型雙有源橋變換器的小信號模型表達(dá)式后得移相比-輸出電壓的傳遞函數(shù)。

優(yōu)選地，所述的基于所述的諧振型雙有源橋變換器的傳輸功率公式，求出諧振型雙有源橋變換器功率雙向流動時兩側(cè)電流的平均值模型，具體為：