[發(fā)明專利]一種雙有源橋非對(duì)稱-對(duì)稱占空比混合優(yōu)化調(diào)制控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110717259.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN113364300B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彌新;潘三博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發(fā)明涉及一種雙有源橋非對(duì)稱?對(duì)稱占空比混合優(yōu)化調(diào)制控制方法，雙有源橋變換器的原邊采用非50％占空比運(yùn)行，副邊采用50％占空比運(yùn)行，控制方法包括：S1、根據(jù)3種調(diào)制模式和雙有源橋變換器的基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電流，通過時(shí)域分析，計(jì)算得到3種調(diào)制模式的電感電流峰峰值和傳輸功率；S2、基于KKT條件，以調(diào)制模式的電感電流峰峰值為優(yōu)化目標(biāo)，傳輸功率為約束條件，計(jì)算得到3種調(diào)制模式的最優(yōu)解；S3、通過比較3種調(diào)制模式的最優(yōu)解的電感電流峰峰值，取各功率段電感電流峰峰值最小的調(diào)制模式，計(jì)算得到全局最優(yōu)解，根據(jù)全局最優(yōu)解控制雙有源橋變換器的開關(guān)管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減小導(dǎo)通損耗、提升軟開關(guān)性能、提升DAB變換器的效率等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙有源橋DC-DC變換器的效率優(yōu)化調(diào)制控制方法。

背景技術(shù)

對(duì)于雙有源橋變換器(Dual Active Bridge，DAB)，在電壓增益偏離1的情況下，使用傳統(tǒng)的單移相調(diào)制(Single Phase Shift，SPS)在輕載時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的回流功率，導(dǎo)致電流應(yīng)力急劇增大，效率降低。近年來，為解決這一問題，許多學(xué)者分別提出了雙重移相(DualPhase Shift，DPS)、拓展移相(Extended Phase Shift，EPS)、三重移相(Triple PhaseShift，TPS)等調(diào)制策略對(duì)雙有源橋變換器進(jìn)行效率優(yōu)化，在不增加電路拓?fù)鋸?fù)雜程度的情況下使得變換器在輕載時(shí)也能保持高效率運(yùn)行，但這類調(diào)制策略大多是以電感電流應(yīng)力或電感電流有效值為優(yōu)化目標(biāo)，這使得DAB變換器輕載時(shí)的軟開關(guān)性能仍然較差。這些調(diào)制策略的共性是所有開關(guān)管都是以50％占空比導(dǎo)通的，稱為對(duì)稱占比空調(diào)制策略。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的DAB變換器輕載時(shí)的軟開關(guān)性能較差的缺陷而提供一種雙有源橋非對(duì)稱-對(duì)稱占空比混合優(yōu)化調(diào)制控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種雙有源橋非對(duì)稱-對(duì)稱占空比混合優(yōu)化調(diào)制控制方法，基于雙有源橋變換器，所述雙有源橋變換器包括8個(gè)開關(guān)管組成的兩個(gè)H橋、兩個(gè)穩(wěn)壓濾波電容、高頻變壓器和輔助電感，每個(gè)H橋包括4個(gè)開關(guān)管，帶有輔助電感的H橋?yàn)殡p有源橋變換器的原邊，另一個(gè)H橋?yàn)殡p有源橋變換器的副邊，雙有源橋變換器的原邊采用非50％占空比運(yùn)行，雙有源橋變換器的副邊采用50％占空比運(yùn)行，控制方法具體包括以下步驟：

S1、根據(jù)預(yù)設(shè)的3種調(diào)制模式以及雙有源橋變換器的基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電流，通過時(shí)域分析，計(jì)算得到3種調(diào)制模式的電感電流峰峰值以及傳輸功率；

S2、基于KKT條件，以調(diào)制模式的電感電流峰峰值為優(yōu)化目標(biāo)，傳輸功率為約束條件，計(jì)算得到3種調(diào)制模式的最優(yōu)解；

S3、通過比較3種調(diào)制模式的最優(yōu)解的電感電流峰峰值，取各功率段電感電流峰峰值最小的調(diào)制模式，計(jì)算得到整個(gè)功率段的全局最優(yōu)解，根據(jù)所述全局最優(yōu)解控制雙有源橋變換器的開關(guān)管。

所述雙有源橋變換器的基準(zhǔn)功率的計(jì)算公式如下所示：

其中，P為雙有源橋變換器的基準(zhǔn)功率，V₁為原邊的輸入電壓，L為輔助電感的電感值，f_s為雙有源橋變換器的開關(guān)頻率。

所述雙有源橋變換器的基準(zhǔn)電流的計(jì)算公式如下所示：

其中，I為雙有源橋變換器的基準(zhǔn)電流。

所述3種調(diào)制模式根據(jù)雙有源橋變換器的原邊和副邊的移相比的約束條件進(jìn)行設(shè)置，包括第一調(diào)制模式、第二調(diào)制模式和第三調(diào)制模式。

進(jìn)一步地，所述第一調(diào)制模式的約束條件如下所示：

第二調(diào)制模式的約束條件如下所示：