[發明專利]三相雙有源橋變換器雙向功率無縫傳輸控制方法

有效

• 申請號: 202010186052.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111509982B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 劉芳;周建建;王佳寧;鄧金鑫;楊淑英;吳梓群
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種三相雙有源橋變換器雙向功率無縫傳輸控制方法，采用輸入電流環控制策略并提出了移相控制器的調制方法實現功率的雙向無縫傳輸。該方法包括：通過閉環電流控制給出移相值，決定了功率傳輸方向；設置載波相位值，使原、副邊三相之間的角度差為120°；結合電流環給出的移相值，分別在載波向上、向下計數模式時，基于比較值計算公式，使得原邊開關管與對應的副邊開關管的驅動信號產生所需的角度差、每個開關管驅動信號的占空比為50％，從而實現功率的雙向無縫傳輸。該方法在雙向功率控制中保證移相角度輸出穩定，正向和反向功率控制模式相同，無需切換，系統無需附加移相電路，控制邏輯簡單穩定易于工程實踐與推廣。

技術領域

本發明涉及雙向DC-DC能量變換器控制技術領域，具體涉及一種三相雙有源橋變換器雙向功率無縫傳輸控制方法。

背景技術

電力電子轉換器在向更加電力和可持續發展的社會過渡過程中至關重要。例如，應用在電氣化運輸和可再生能源發電。這些應用需要功率電子器件來在不同電壓電平之間轉換電能。用于大功率應用場合的具有吸引力的隔離式DC-DC變換器是三相雙有源電橋(DAB)變換器。它具有升壓、降壓的特點，有效地利用寄生變壓器雜散電感，基于其拓撲的交錯結構，僅需要小型無源濾波器元件。此外，通過調節移相角度就可以調節DAB功率流動的大小和方向，相比控制LLC拓撲實現雙向能量流動簡單許多。適用于電池儲能并網系統、電力電子變壓器以及能量路由器、直流變壓器等多種應用場合。對于三相兩電平DAB拓撲需要12個開關管，即需要12路驅動信號，相比單相DAB拓撲略顯復雜，如何穩定、可靠的產生12路驅動信號同時實現雙向功率流動，對于三相DAB的廣泛應用具有重大意義。

題為“雙有源功率橋DC/DC變換器PWM可調雙移相的控制方法”的中國發明(CN104485820A)提出了的PWM可調加雙移相的方法，適用于單相DAB，能夠盡可能的避免功率反向流動以及擴大軟開關范圍；然而并沒有提出移相以及占空比可調的驅動信號的實現方法。題為“基于三相雙主動橋式DCDC變換器的光伏并網系統”的中國發明(CN 106787752)提出采用高頻隔離方案，具有較大的功率密度的三相DAB在光伏并網中的應用，文中采用移相控制策略，提出PI輸出的值與三角波進行比較從而輸出PWM控制IGBT；并沒有說明三角波與比較值如何實現相間移相以及原副邊對應的開關管之間移相，同時多組比較器的設定增加系統成本，降低了系統的穩定性。題為“一種雙向DC/DC變換器PWM移相控制裝置”的中國發明(CN 102594138A)提出采用譯碼器實現移相控制，控制方法簡單，但是多組譯碼器的使用增加了系統的不穩定性以及復雜度。

上述文獻雖然都有提及雙向功率流動以及移相控制策略，但是都存在不足之處具體的說存在以下問題：

1、雙向功率傳輸控制上是否需要切換，移相控制器如何搭建并未詳細說明；

2、多數需要增加額外電路來實現雙向功率傳輸的移相控制，增加了系統成本與復雜度；

3、并未提及在功率切換過程中移相角度輸出的穩定性如何保證；

因此有必要對三相雙有源橋變換器雙向功率傳輸的控制方法做進一步改進與完善。

發明內容

本發明針對三相雙有源橋變換器在雙向功率流動控制上，尤其是在功率換向工況下出現的移相角度突變現象，提出一種無需附加移相電路，同時控制模式不需要切換的一種三相雙有源橋變換器雙向功率無縫傳輸控制方法。