[發明專利]基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制方法及構造

在審

• 申請號: 202110504217.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113346754A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 何立燦
• 申請（專利權）人: 合肥博鰲電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/088
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 馬聰

1.一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制構造，其特征在于：

雙有源橋DC-DC變換器的拓撲結構包括原副邊兩個H橋，諧振電感Lr，高頻隔離變壓器TF，其匝比為n:1；原邊H橋包括四個開關管Q1～Q4，其體二極管為D1～D4，結電容為Q1～Q4；副邊H橋包括四個開關管Q5～Q8，其體二極管為D5～D8，結電容為Q5～Q8。

當雙有源橋DC-DC變換器處于穩定工作狀態時，原副邊開關管Q1～Q8的驅動信號S1～S8均為占空比為50％的方波；

開關管Q1的驅動信號S1與開關管Q2的驅動信號S2互補；開關管Q3的驅動信號S3與開關管Q4的驅動信號S4互補；開關管Q5的驅動信號S5與開關管Q6的驅動信號S6互補；開關管Q7的驅動信號S7與開關管Q8的驅動信號S8互補；

驅動信號S1與驅動信號S4之間存在移相比D1，驅動信號S1與驅動信號S5之間存在移相比D2，驅動信號S5與驅動信號S8之間存在移相比D3。

能量正向傳輸時，移相比D1、D2，D3均大于或等于0，小于或等于1；

原邊H橋輸出交流方波電壓為VAB，副邊H橋輸出的交流方波電壓等效到原邊為nVCD，VAB與nVCD共同作用在諧振電感Lr上，通過改變移相比D1、D2、D3調整VAB與nVCD，進而控制能量傳輸的大小。

2.根據權利要求1所述的一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制構造，其特征在于：雙有源橋DC-DC變換器根據移相比的大小關系，將變換器的工作模態分類以下六類：

當0≤D1≤D2≤D2+D3≤1時，變換器處于Mode1，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤1；

當0≤D2≤D1≤D2+D3≤1時，變換器處于Mode2，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤2/3；

當0≤D2≤D2+D3≤D1≤1時，變換器處于Mode3，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤1/2；

當0≤D2+D3-1≤D2≤D1≤1≤D2+D3時，變換器處于Mode4，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤1/2；

當0≤D2+D3-1≤D1≤D2≤1≤D2+D3時，變換器處于Mode5，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤2/3；

當0≤D1≤D2+D3-1≤D2≤1≤D2+D3時，變換器處于Mode6，該模式下變換器的傳輸功率范圍標幺值為0≤P*≤1/2；

其中，P*為傳輸功率標幺值，功率標幺化的基準值P_N為變換器最大傳輸功率。

3.根據權利要求2所述的一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制構造，其特征在于：關閉Mode4，Mode5與Mode6。

4.一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采集變換器的實際輸出功率，將指令功率Pr與實際功率作差，經過比例積分環節，得到實際傳輸功率標幺值P0；

(2)根據實際傳輸功率標幺值P0，與原副邊電壓比k，求得最小回流功率對應的移相比組合；

(3)求得的移相比組合既滿足該指令功率下的回流功率最小，又滿足開關管實現零電壓開通ZVS。

5.根據權利要求4所述的一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制方法，步驟(2)通過實際傳輸功率標幺值P0，與原副邊電壓比k，求解最小回流功率對應的移相比組合，包括：

(2.1)判斷P0與和的大小關系：當P0于時，變換器工作在小功率段；當P0大于且小于時，變換器工作在中功率段；當P0大于時，變換器工作在大功率段；

(2.2)當變換器工作在小功率段時，此時變換器處于Mode2和Mode3的臨界點處。

(2.3)當變換器工作中功率段時，D3＝0，此時變換器處于Mode1；

當變換器工作在大功率段時，D3＝0，此時變換器也處于Mode1。

6.根據權利要求4所述的一種基于回流功率優化的雙有源橋三重移相控制方法，其特征在于：變換器功率標幺化的基準值P_N為變換器的最大傳輸功率其中n為變壓器變比，Vin為輸入電壓，Vout為輸出電壓，Lr為電感感值，fs為開關頻率。