[發明專利]一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制方法及裝置

有效

• 申請號: 202011057684.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112234833B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 劉增;劉仡然;張宏偉;劉進軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M1/40;H02M1/08;H02M1/088
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制方法及裝置，本發明的裝置通過在雙有源橋直流變換器中，利用直流偏置對輸入電壓紋波的影響，將輸入電壓送至帶通濾波器進行濾波，濾波電壓輸入至兩個獨立電壓積分電路，積分周期為半個周期。每半個周期的積分電壓輸入至采樣保持電路，將采樣的積分電壓作差輸入控制調節器，輸出占空比的誤差信號，與原有占空比的驅動信號疊加，得到最終的占空比大小，輸出驅動信號。實際中，電壓源都不是理想電壓源，通常由變換器構成，因此在輸入電壓紋波會疊加前級電源的紋波。本發明采用帶通濾波器對輸入電壓濾波，只需考慮雙有源橋直流變換器的開關頻率即可抑制直流偏置，提高了系統的實用性和可靠性。

技術領域

本發明屬于直流變換器控制技術領域，具體涉及一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制方法及裝置。

背景技術

雙有源橋直流變換器(Dual Active Bridge,DAB)因其具有能量雙向流動、高功率密度、電氣隔離、易于實現軟開關等諸多優點，從而在分布式發電、新能源電動汽車、不間斷電源等大功率場合被廣泛使用。但是，由于電路硬件的寄生參數不完全對稱，驅動信號的延時等問題，導致高頻變壓器出現直流偏置。直流偏置會導致電感電流峰值增大，開關損耗和應力增大，甚至過大的直流偏置會使磁性元件出現飽和，電流產生尖峰，溫度升高，最終導致電路燒毀。

目前傳統的消除直流偏磁的方法主要是在電感側串聯隔直電容和采樣電感電流控制調節占空比。串聯隔直電容會帶來更大的功率損耗以及使用壽命的問題，采樣電流的主動控制方法對電流采樣模塊的采樣精度和帶寬有著比較高的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制方法及裝置，能夠有效消除偏置電壓，從而減小直流變換器運行過程中的損耗，提高系統可靠性。

為了達到上述目的，一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制方法，包括以下步驟：

步驟一，對電容兩端電壓v_in進行濾波，得到濾波電壓v_bpf；

步驟二，對濾波電壓v_bpf在每半個開關周期內對其分別進行兩次積分，得到積分電壓v_integ1和積分電壓v_integ2；

步驟三，對積分電壓v_integ1和積分電壓v_integ2在固定時刻采樣得到采樣電壓v_sample1和采樣電壓v_sample2，對采樣電壓v_sample1和采樣電壓v_sample2進行控制調節，輸出占空比的誤差信號Δd，并將誤差信號Δd與原有占空比為50％的驅動信號疊加，得到調節后的實際占空比d。

當出現正直流偏置時，濾波電壓v_bpf與電感電流同相位，當出現負直流偏置時，濾波電壓v_bpf與電感電流相位相差180°。

一種雙有源橋直流變換器的直流偏磁抑制裝置包括帶通濾波器、控制調節器、兩路積分電路和兩路采樣保持電路；

帶通濾波器用于對電容兩端電壓v_in進行濾波，得到濾波電壓v_bpf；

積分電路用于對濾波電壓v_bpf在每半個開關周期內對其分別進行兩次積分，得到積分電壓v_integ1和積分電壓v_integ2；

采用電路對積分電壓v_integ1和積分電壓v_integ2在固定時刻采樣得到采樣電壓v_sample1和采樣電壓v_sample2；