[發明專利]擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法

在審

• 申請號: 202110408709.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113098285A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 周娟;王莉;釗翔坤;徐澤涵;李京澤;原亞雷
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/088
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法，所述控制方法包括：將擴展移相控制分為兩種模式，通過采樣變換器的輸入電壓、輸出電壓獲得電壓轉換比，并將輸出電壓與參考電壓作差送入PI調節器得到標幺化傳輸功率；根據電壓轉換比和標幺化傳輸功率得到最優的移相比組合，具體為根據標幺化傳輸功率和模式邊界約束條件獲得可行域，在可行域內對標幺化回流功率求導，獲得每種模式下的最小回流功率，對比兩種模式，得出全局范圍內使得回流功率最小的最優移相比組合；將最優移相比組合通過PWM脈沖寬度調制產生開關管的驅動脈沖，完成控制過程。與傳統單移相控制相比，本發明能明顯降低回流功率，提升變換器的效率。

說明書

擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法

技術領域

本發明屬于雙向直流-直流變換器領域，特別是涉及一種擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法。

背景技術

新能源并網發電是解決傳統火力發電帶來環境污染與能源短缺問題的重要方式。相比于交流配電網，直流配電網因具有良好的經濟性與供電可靠性受到廣泛關注，直流固態變壓器是直流配電網中的核心設備之一，可實現分布式電源、直流負荷靈活接入直流母線。直流固態變壓器主要利用雙向DC-DC變換器實現直流配電網中的電壓轉換和能量相互傳遞，而雙有源橋變換器因具有原副邊拓撲結構對稱、功率雙向流動、電氣隔離等優點被廣泛地應用在直流固態變壓器中。

由于雙有源橋變換器原副邊全橋電路間存在移相角，在功率傳輸過程中會出現原邊全橋電路的輸出電壓與電感電流符號相反的情形，此時傳輸功率為負，定義負的傳輸功率為回流功率。當傳輸功率一定時，回流功率越大，變換器的電流應力就會越大，增大了開關損耗，降低效率，因此優化回流功率具有重要意義。雙有源橋變換器采用單移相控制時，僅有一個自由度，只能實現對傳輸功率的控制，無法對回流功率進行優化。為彌補單移相控制的不足，提出了擴展移相控制，通過增加移相控制的自由度，尋找最優的移相比組合實現對回流功率的優化。傳統的回流功率優化控制方法包括拉格朗日求極值法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)法，拉格朗日求極值法僅適用于等式約束條件，而KKT法的限制約束條件公式極多，求解復雜。

針對上述問題，提出一種擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法，利用可行域內求取最優解的方法，得到全局范圍內使回流功率最小的最優移相比組合。

發明內容

針對傳統的回流功率優化控制方法存在的缺陷，本發明的目的是提出一種擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法，旨在解決雙有源橋變換器存在較大回流功率、傳輸效率較低的問題。

本發明采取的技術方案為：一種擴展移相控制的雙有源橋變換器回流功率優化控制方法，本優化控制方法所涉及的雙有源橋變換器的電路拓撲包括輸入電壓U₁、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和負載電阻R；所述原邊全橋電路包括：第一開關管S₁、第二開關管S₂、第三開關管S₃、第四開關管S₄，開關管S₁～S₄均反并聯一個二極管；所述副邊全橋電路包括：第五開關管S₅、第六開關管S₆、第七開關管S₇、第八開關管S₈，開關管S₅～S₈均反并聯一個二極管；