[發明專利]基于粒子群算法的雙主動全橋直流變換器的效率優化方法

在審

• 申請號: 201811589266.9
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109861540A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 石昊晨;文輝清
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/42
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

本發明公開了一種基于粒子群算法的雙主動全橋直流變換器的效率優化方法，包括：對原邊全橋輸出電壓和副邊全橋輸出電壓進行頻域變換，進一步得到頻域的采用多重移相控制策略的全橋變換器有功功率和無功功率；根據有功功率和無功功率得到最小無功功率的優化目標方程；采用粒子群算法求解目標方程，得到最優解；將得到的最優解送入控制器中調制原邊開關管和副邊開關管的驅動信號。利用頻域分析與粒子群算法來大幅簡化優化算法分析的復雜程度的同時，實現有效的最小無功功率控制從而大幅提高雙全橋變換器的運行效率。

技術領域

本發明屬于隔離式雙向主動全橋直流變換器技術領域，具體地涉及一種基于粒子群算法的雙主動全橋直流變換器的效率優化方法。

背景技術

隔離式雙向主動全橋直流變換器(Dual active bridge,DAB)由于其具體雙向傳輸能力、能量密度高、易實現軟開關等優點，在分布式發電系統、電動汽車、可再生能源聯合發電系統等領域有著廣泛的應用。圖1展示了DAB變換器主要有四個開關器件S₁～S₄組成的原邊全橋電路與四個開關器件S₅～S₈組成的副邊全橋電路，兩個直流濾波電容C_in和C₀、一個高頻電感L_s和變壓器T。

在上述隔離式雙向全橋變換器應用能量變換系統中，需要抑制變換器的無功功率來提高其運行的效率的同時確保輸出電壓與功率的靈活可調。因此雙主動全橋變換器的控制主要采用的是多重移相控制策略。圖2展示了使用多重移相控制策略的雙向主動全橋變換器的變壓器原邊電壓V₁，副邊電壓V₂和電感電流i_L.其中θ₁，θ₂和φ分別表示的是S₁和S₄，S₅和S₈還有原邊電壓V₁與副邊電壓V₂中點的相位差。由于多重移相控制中，電感電流i_L與原邊輸入電壓V₁的極性并不是始終一致，因此電路中存在著無功電流引起的無功率，進而導致全橋變換器的運行效率下降。

目前已有的針對無功功率的雙向全橋變換器的優化控制策略基本是根據優化目標與約束條件來列出變換器的優化方程，并進一步得到在不同電壓變比與輸出功率下的最優控制相移組合。其中優化目標多為無功功率的特征量，例如電流峰值等，而約束條件一般是變換器當前工作的電壓變比、輸出功率和工作模態。但采用特征量而不是無功功率本身會導致優化結果并不是變換器最優工作狀態。除此之外，傳統的時域優化方程會受到當前變換器工作模態的約束，導致優化方程計算量大并且分析復雜。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明的目的是提出了一種基于粒子群算法的雙主動全橋直流變換器的效率優化方法。利用頻域分析與粒子群算法來大幅簡化優化算法分析的復雜程度的同時，實現有效的最小無功功率控制從而大幅提高雙全橋變換器的運行效率。

本發明的技術方案是：

一種基于粒子群算法的雙主動全橋直流變換器的效率優化方法，包括以下步驟：

S01：對原邊全橋輸出電壓和副邊全橋輸出電壓進行頻域變換，進一步得到頻域的采用多重移相控制策略的全橋變換器有功功率和無功功率；

S02：根據有功功率和無功功率得到最小無功功率的優化目標方程；

S03：采用粒子群算法求解目標方程，得到最優解；

S04：將得到的最優解送入控制器中調制原邊開關管和副邊開關管的驅動信號。

優選的技術方案中，所述步驟S02中得到的最小無功功率的優化目標方程為：