[發(fā)明專利]擴(kuò)展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優(yōu)化控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110408709.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN113098285A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周娟;王莉;釗翔坤;徐澤涵;李京澤;原亞雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/088
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種擴(kuò)展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優(yōu)化控制方法，其特征在于，本優(yōu)化控制方法所涉及的雙有源橋變換器的電路拓?fù)浒ㄝ斎腚妷篣₁、輸入濾波電容C₁、原邊全橋電路、輔助電感L、高頻變壓器T、副邊全橋電路、輸出濾波電容C₂和負(fù)載電阻R；所述原邊全橋電路包括：第一開關(guān)管S₁、第二開關(guān)管S₂、第三開關(guān)管S₃、第四開關(guān)管S₄，開關(guān)管S₁～S₄均反并聯(lián)一個(gè)二極管；所述副邊全橋電路包括：第五開關(guān)管S₅、第六開關(guān)管S₆、第七開關(guān)管S₇、第八開關(guān)管S₈，開關(guān)管S₅～S₈均反并聯(lián)一個(gè)二極管；

所述輸入電壓U₁與輸入濾波電容C₁并聯(lián)，負(fù)載電阻R作為輸出端與輸出濾波電容C₂并聯(lián)連接；第一開關(guān)管S₁和第二開關(guān)管S₂構(gòu)成原邊全橋電路的第一橋臂，第三開關(guān)管S₃和第四開關(guān)管S₄構(gòu)成原邊全橋電路的第二橋臂，第一橋臂的中點(diǎn)經(jīng)過輔助電感L與高頻變壓器T原邊繞組同名端相連，第二橋臂的中點(diǎn)與原邊繞組的另一端相連；第五開關(guān)管S₅和第六開關(guān)管S₆構(gòu)成副邊全橋電路的第一橋臂，第七開關(guān)管S₇和第八開關(guān)管S₈構(gòu)成副邊全橋電路的第二橋臂，第一橋臂的中點(diǎn)和副邊繞組同名端相連，第二橋臂的中點(diǎn)與副邊繞組的另一端相連；

所述擴(kuò)展移相控制根據(jù)內(nèi)移相比和外移相比的大小關(guān)系，可分為以下兩種模式：

模式1，對(duì)應(yīng)的邊界條件為0≤D₁≤D₂≤1；

模式2，對(duì)應(yīng)的邊界條件為0≤D₂D₁≤1；

其中，內(nèi)移相比D₁，定義為原邊全橋電路中第一開關(guān)管S₁與第四開關(guān)管S₄的相位差與π的比值；外移相比D₂，定義為原邊全橋電路中第一開關(guān)管S₁與副邊全橋電路第五開關(guān)管S₅的相位差與π的比值；

所述優(yōu)化控制方法包含以下步驟：

(1)采樣變換器的輸入電壓U₁、輸出電壓U₂，計(jì)算得電壓轉(zhuǎn)換比k，將輸出電壓U₂與參考輸出電壓U_oref作差送入PI控制器，得到標(biāo)幺化傳輸功率p；

(2)將所述標(biāo)幺化傳輸功率p和電壓轉(zhuǎn)換比k輸入到回流功率優(yōu)化控制單元，獲得全局范圍內(nèi)最優(yōu)的移相比組合D₁、D₂；

(3)將內(nèi)移相比D₁、外移相比D₂通過PWM脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生開關(guān)管S₁～S₈的驅(qū)動(dòng)脈沖，并輸入到雙有源橋變換器相對(duì)應(yīng)開關(guān)管的控制端，完成控制過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化控制方法，其特征在于，步驟(2)中所述將所述標(biāo)幺化傳輸功率p和電壓轉(zhuǎn)換比k輸入到回流功率優(yōu)化控制單元，獲得全局范圍內(nèi)最優(yōu)的移相比組合D₁、D₂，具體包括：

(2.1)根據(jù)輸入電壓U₁、輸出電壓U₂、高頻變壓器T變比n、開關(guān)頻率f、輔助電感L、內(nèi)移相比D₁和外移相比D₂，獲得變換器在擴(kuò)展移相控制時(shí)兩種模式下的傳輸功率P：

(2.2)以最大傳輸功率P_max為基準(zhǔn)值，對(duì)變換器傳輸功率進(jìn)行標(biāo)幺化，得到擴(kuò)展移相控制時(shí)兩種模式下標(biāo)幺化傳輸功率p：

式中，P_max為最大傳輸功率，P_max＝nU₁U₂/8fL；

(2.3)根據(jù)輸入電壓U₁、輸出電壓U₂、變換器變比n、開關(guān)頻率f、輔助電感L、內(nèi)移相比D₁、外移相比D₂和電壓轉(zhuǎn)換比k，得到變換器在擴(kuò)展移相控制時(shí)兩種模式下的回流功率P_cir為：

式中，k為電壓轉(zhuǎn)換比，k＝U₁/nU₂；

(2.4)以最大傳輸功率P_max為基準(zhǔn)值，對(duì)擴(kuò)展移相控制時(shí)兩種模式下的回流功率進(jìn)行標(biāo)幺化，得到標(biāo)幺化回流功率p_cir為：

(2.5)針對(duì)每一種模式，分別根據(jù)其模式約束條件和標(biāo)幺化傳輸功率得出可行域，對(duì)標(biāo)幺化回流功率進(jìn)行求導(dǎo)，得出可行域內(nèi)最優(yōu)的移相比組合使得回流功率最小；

(2.6)將兩種模式下的最小回流功率進(jìn)行對(duì)比，得到全局范圍內(nèi)使得回流功率最小的最優(yōu)移相比組合D₁、D₂。