[發明專利]基于EPS控制的雙有源橋變換器及其移相角的提取方法

在審

• 申請號: 201910429938.8
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110112922A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 肖凡;涂春鳴;管亮;帥智康;劉貝;蘭征
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀

本發明公開了一種基于EPS控制的雙有源橋變換器及其移相角的提取方法，屬于雙有源橋變換器應用技術領域。通過兩個移相角對雙有源橋變換器即DAB的穩態特性進行分析，利用優選的取值范圍建立傳輸功率模型，并將參數范圍劃分為三個區域；通過分析傳輸功率、回流功率和電流應力特性與移相角的關系，確定優選的移相角區間；最后在傳輸功率確定的情況下，確定滿足傳輸功率大小的參數范圍。本發明簡化了對傳輸功率的分析過程與移相角的計算，同時進一步明確移相角的選取范圍，確保DAB在滿足傳輸功率前提下能夠具有較好的回流功率和電流應力特性。

技術領域

本發明屬于雙有源橋變換器應用技術領域，特別是涉及一種基于EPS控制的雙有源橋變換器及其移相角的提取方法。

背景技術

近年來，隨著光伏、風能等新能源發電的普及以及電動汽車(ElectricalVehicle，EV)、不間斷電源(Uninterruptable Power Supply，UPS)和LED等直流用電設備在生活領域和工商業領域的廣泛應用，基于現代電力電子技術的直流配電系統得到廣泛關注。在解決新能源發電與直流負荷的接口問題上，直流配電系統無需額外的DC/AC變換器，可以更高效的實現直流電能傳輸與電壓轉換。同時，相比于交流配電系統，直流配電系統不需要考慮頻率與無功功率，因而具有控制簡單的優點。

在直流配電系統中，需要以隔離雙向DC-DC變換器(Isolated Bidirectional DC-DC Converter，IBDC)作為核心部件的固態變壓器(Solid-state Transformer，SST)來控制功率流動、調節直流母線電壓。研究表明，在眾多的IBDC拓撲中，雙有源橋變換器(DualActive Bridge，DAB)因、其控制簡單電氣隔離、功率密度高和易于實現軟開關等優點，具有較高的研究價值。典型的DAB由高頻變壓器、電感L(外接電感加變壓器漏感)和原副邊的橋式電路H₁、H₂組成。其中，高頻變壓器變比為k：1。作為功率傳輸的重要單元，DAB的功率轉換效率是直流配電系統關鍵問題之一，因此采用合適的控制策略、建立準確的模型，以保障對控制變量進行準確便利的選取和實現變換器的高效運行具有重要意義。

目前DAB主要采用移相控制策略，移相控制策略中，功率傳輸的靈活性與控制復雜程度息息相關，一般來說，隨著控制自由度的增加，傳輸功率的調節更加靈活但控制復雜程度增大?，F有技術中，有對DAB采用各種移相控制傳輸功率靈活性進行了比較，其中擴展移相控制雖然只擁有H₁、H₂橋間的外移相角和H₁橋自身的內移相角兩個控制自由度，控制簡單卻具有較高的傳輸功率靈活度。現有技術采用EPS控制DAB的工作原理，并通過理論與實驗驗證了在相同傳輸功率下，EPS控制能夠選取不同的運行點始終保證比傳統移相控制的回流功率要小，然而并沒有涉及移相角選取的原則與方法。也有人指出在不同電壓轉換比時，DAB回流功率與傳輸功率表現出不同特性，實際工程中應考慮變換器的電壓轉換比。同時相關文獻研究了從回流功率和電流應力優化角度提高 DAB效率的方法?？梢姡F有技術主要是針對控制策略的改進，卻較少涉及移相角本身與DAB傳輸功率、回流功率和電流應力特性的關系和從移相角選取角度出發提高DAB 效率的方法。

針對上述問題，本申請提出一種基于EPS控制的雙有源橋變換器及其移相角的提取方法。對DAB的兩個移相角進行優化選取，利用優化選取的移相角對傳輸功率建模，可以簡化對傳輸功率的分析過程與移相角的計算。同時為了提高DAB的效率，綜合考慮優化選取的移相角與回流功率和電流應力特性的關系，進一步明確移相角的選取范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于EPS控制的雙有源橋變換器及其移相角的提取方法，以實現簡化傳輸功率的分析與移相角的計算，同時可進一步明確移相角的選取范圍。