[發明專利]諧振雙有源橋變換器的調制控制方法

有效

• 申請號: 202110472245.4
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113037097B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 胡松;盛鑫;徐辰偉;伍欣林;鐘黎萍
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

一種諧振雙有源橋變換器的調制控制方法，解決了諧振雙有源橋變換器的所有開關都能在變換器增益和功率范圍變化較大的情況下保持ZVS運行的問題，提高了諧振雙有源橋變換器零電壓工作范圍和整體效率，這樣針對諧振雙有源橋變換器，提出一種擴展零電壓開關ZVS范圍、減少開關損耗并提高整體效率的不平衡的脈寬調制策略。

技術領域

本發明屬于諧振雙有源橋變換器的控制技術領域，具體涉及一種諧振雙有源橋變換器的調制控制方法，尤其涉及一種諧振雙有源橋變換器的不平衡脈寬調制策略方法。

背景技術

高頻隔離諧振雙有源橋變換器以其功率密度高、可靠性高、控制簡單等優點，成為不間斷電源、電動汽車和可再生能源發電的有利選擇。然而，高頻運行可能會帶來更大的開關損耗、高電磁干擾(EMI)，從而降低轉換效率。因此，應用軟開關技術，如零電壓開關(ZVS)來降低開關損耗是有意義的。

諧振雙有源橋變換器具有廣泛的零電壓開關ZVS運行范圍，并且已經提出了一些移相控制方案。傳統的脈沖寬度調制(PWM)是雙有源橋變換器控制策略的主流，其中所有的開關都以50％的脈沖寬度互補工作，并且一次側和二次側橋之間存在一個移相角。得到的高頻交流電壓是半波對稱的方波信號，通過改變脈沖寬度可以控制輸出功率。

然而，諧振雙有源橋變換器的所有開關不能在整個功率范圍保持零電壓開關ZVS運行。在輕載條件下，當脈沖寬度減小到一定程度時，一個橋臂中的兩個開關肯定會失去零電壓開關ZVS。另一種稱為改進型脈沖寬度調變(MPWM)的控制策略。其提出了改進零電壓開關ZVS運行的方法，其中同一橋臂的開關具有不同的脈沖寬度。所得到的高頻交流電壓波形，正負脈寬被連接在一起。所有開關在高功率下都能實現零電壓開關ZVS。但是，當負載、輸入電壓和輸出電壓發生變化，一個開關容易丟失零電壓開關ZVS運行狀態。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種諧振雙有源橋變換器的調制控制方法，解決了諧振雙有源橋變換器的所有開關都能在變換器增益和功率范圍變化較大的情況下保持ZVS運行的問題，提高了諧振雙有源橋變換器零電壓工作范圍和整體效率，這樣針對諧振雙有源橋變換器，提出一種擴展零電壓開關ZVS范圍、減少開關損耗并提高整體效率的不平衡的脈寬調制策略。

為了克服現有技術中的不足，本發明提供了一種諧振雙有源橋變換器的調制控制方法的解決方案，具體如下：

一種諧振雙有源橋變換器的調制控制方法，其包括：

首先，在諧振雙有源橋變換器中，V_in和V_o分別是諧振雙有源橋變換器的輸入電壓和輸出電壓，i_t和i_o分別是諧振雙有源橋變換器的諧振電流和輸出電流，C_o是諧振雙有源橋變換器的輸出濾波電容，L_t和C_t分別是諧振雙有源橋變換器的諧振電感和諧振電容，開關器件M₁～M₄為諧振雙有源橋變換器的原邊的四個開關器件，開關器件M₅～M₈為諧振雙有源橋變換器的副邊的四個開關器件，這八個開關器件分別對應包括一個反并聯二極管d_M1～d_M8和一個寄生電容C_M1～C_M8，n是諧振雙有源橋變換器的變壓器變比；

接著，調節各開關器件M₁～M₈的門極觸發信號，得出高頻脈寬調制模式，由此產生初級交流電壓v_AB和次級交流電壓v_CD。

進一步的，所述產生初級交流電壓v_AB的方法，包括：調節開關器件M₁和開關器件M₂的工作周期為50％而互補導通；開關器件M₄的脈沖寬度減小到δ，開關器件M₃的脈沖寬度增大到2π-δ；因此，由此產生了一個三電平PWM電壓波形。