[發明專利]雙有源橋變換器基于三移相調制的負載電流前饋控制方法

有效

• 申請號: 202010211733.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111293891B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 郭志強;李沫霖;梅揚
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的雙有源變換器基于三移相調制的負載電流前饋控制方法，屬于電力電子領域的儲能用的雙向DC?DC變換器領域。本發明基于雙有源橋DAB變換器的負載電流前饋三移相控制策略，用于控制雙有源橋DC?DC變換器，所述雙有源橋DC?DC變換器的主電路一次側和二次側均為全橋電路，通過串聯電感和變壓器把兩個全橋連接在一起，一次側連接蓄電池，二次側能夠連接任意負載，通過控制變換器一次側和二次側全橋的占空比和兩個全橋電壓波形相對應的移相角實現雙向功率流的控制，通過輸出電流的前饋控制提高變換器的動態響應。本發明能夠實現雙有源橋(DAB)變換器在三移相控制策略下有快速的動態響應，且動態過程穩定不存在震蕩。

技術領域

本發明涉及一種雙有源橋(DAB)變換器的基于三移相控制的負載電流前饋控制方法，屬于電力電子領域的儲能用的雙向DC-DC變換器領域。

背景技術

儲能系統已經成為微電網和不間斷電源等設備的主要支撐。雙有源橋DC-DC變換器已經成為了儲能系統里雙向DC-DC變換器的主要電路拓撲。圖1示出為本發明針對的典型雙有源橋DC-DC變換器電路拓撲。儲能DC-DC變換器不僅要實現高效率的電能變換，還需要有較高的動態響應，用于快速補償電源和負載的功率差值。

傳統的雙有源橋DC-DC變換器采用單電壓環的控制策略，輸出的動態響應只能根據輸出電壓參考和輸出電壓的差值進行響應。為了提高變換器雙有源橋DC-DC變換器的動態響應，2013年在IEEE Transactions on Power Electronics【電力電子期刊】發表了“Enhanced Load Step Response for a Bidirectional DC–DC Converter,”一文，采用前饋控制的方法可以提高變換器的動態響應，文中通過輸出電流求解出對應移相角的大小，作為控制環路的前饋量。但是文中的前饋控制方法只適合雙有源橋DC-DC變換器工作在單移相(single phase shift，SPS)的控制策略。而單移相控制并不能保證雙有源橋DC-DC變換器在寬電壓范圍內高效率的運行。

為了拓展前饋控制在雙有源橋DC-DC變換器的應用場合，2019年在IEEETransactions on Power Electronics【電力電子期刊】發表了“A ComprehensiveOptimization Control of Dual-Active-Bridge DC–DC Converters Based on Unified-Phase-Shift and Power-Balancing Scheme”一文，文中提出采用穩態時輸入和輸出功率的平衡關系補償變換器的輸出電壓與電壓給定的差值。由于控制量為功率，根據雙有源橋DC-DC變換器的不同調制策略，首先需要建立調制變量與功率的關系，所以此方法不一定適合所有的DAB調制策略。

2018年在IEEE Transactions on Power Electronics【電力電子期刊】發表了“Modeling and Analysis of a Dual-Active-Bridge-Isolated Bidirectional DC/DCConverter to Minimize RMS Current With Whole Operating Range”一文，文中提出了雙有源橋DC-DC變換器的全局最優調制策略是綜合了三角波(triangular currentmodulation，TCM)和控制移相(extended phase shift,EPS)的三移相(triple phaseshift,TPS)調制策略。

為了綜合優化雙有源橋DC-DC變換器的效率和動態響應，需要提供一種基于TPS的前饋控制策略，實現變換器的快速動態響應。

發明內容

為了解決現有技術方法無法實現雙有源橋(DAB)變換器在三移相控制策略下有快速的動態響應，且動態過程穩定不存在震蕩的問題，本發明公開的雙有源變換器基于三移相調制的負載電流前饋控制方法要解決的技術問題是：實現雙有源橋(DAB)變換器在三移相控制策略下有快速的動態響應，且動態過程穩定不存在震蕩。