[發明專利]功角動態插值與電流閉環融合的DAB偏磁抑制方法

在審

• 申請號: 202211279853.4
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115664214A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王仁龍;王繼慷;王一;馬彥賓;牛晨光;李思;劉樹;操豐梅;梅紅明;王皆慶;游濤;王立超
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司;北京四方繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02H9/02
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿

功角動態插值與電流閉環融合的DAB偏磁抑制方法，包括：基于電流閉環控制得到變壓器的原邊和副邊直流調制波；利用移相角生成各橋臂相移載波；檢測是否發生功率階躍；若發生功率階躍，則基于功角動態插值法，利用各橋臂的當前周期功角給定值和前一周期功角給定值以獲得本載波周期內各橋臂的輸出功角值；每個載波周期內，以各橋臂的輸出功角值更新移相角后得到更新后的各橋臂相移載波；利用原邊和副邊直流調制波與各橋臂相移載波獲得各橋臂的驅動脈沖；利用各橋臂的驅動脈沖進行DAB偏磁抑制。本發明采用電流閉環抑制直流偏磁，同時運用功角動態插值消除功率階躍時的偏磁，實現了DAB全工況零偏磁運行，獲得了良好的動態及穩態特性。

技術領域

本發明屬于電力系統直流偏磁抑制技術領域，更具體地，涉及功角動態插值與電流閉環融合的DAB偏磁抑制方法。

背景技術

雙有源橋(DualActive Bridge，DAB)變換器因其具有損耗低、控制靈活、功率雙向傳輸等優點，廣泛應用于直流輸配電系統、新能源發電、電動汽車等領域中。由于開關器件的特性不一致，電路參數不對稱，橋臂間控制觸發脈沖延時差異等原因，流過變壓器正負半周電流并不對稱，導致變壓器存在偏磁。若變壓器偏磁較大，變壓器鐵芯容易飽和，變壓器損耗和溫升增加，影響系統效率與穩定性。因而減小或消除變壓器直流偏磁是DC-DC變換器安全高效運行亟待解決的問題。

在DAB變換器中主要采用移相控制方式，在不考慮死區的情況下，同一橋臂兩開關管信號為50％占空比方波且波形互補，同一H橋不同橋臂之間相角差定義為內移相角，原副邊H橋間的相角差定義為外移相角。在理想情況下，作用與變壓器電流正負半周對稱。若電路參數不對稱，變壓器原副邊電壓正負半周不對稱，導致變壓器原副邊電流波形不對稱，進而產生偏磁。此外在發生功率反向階躍時，功角(移相角)隨功率發生突變，變壓器電流正負半周不對稱，產生偏磁。在未考慮直流偏磁抑制的移相控制中，驅動波形正負半周對稱，若某一半周驅動波形同時采用PWM方式，改變波形占空比，使作用于變壓器上的電壓不對稱，用以抵消變壓器電流不對稱產生的偏磁。

傳統的直流偏磁抑制方法中，采集原副邊電流進行控制，可以抑制由于電路參數不對稱、正負半周控制存在偏差造成的直流偏磁。然而當發生功率階躍時，功角隨功率實時突變，不能匹配當前的電流狀態，使得在功率階躍方向上產生直流偏置電流。此電流在控制初期不能得到抑制，偏置電流變大引起變壓器偏磁同時可能導致器件過流。因而，考慮功率階躍過程，實現全工況零偏磁運行是亟待解決的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種功角動態插值與電流閉環融合的DAB偏磁抑制方法，采用電流閉環抑制直流偏磁，同時運用功角電流插值算法消除功率階躍時產生的偏磁，適用于抑制直流輸配電網中DAB功率單元由于功率階躍產生的變壓器偏磁，防止變壓器偏磁飽和，減小變壓器損耗。

本發明采用如下的技術方案。

本發明一方面提出了一種功角動態插值與電流閉環融合的DAB偏磁抑制方法，包括：

步驟1，基于電流閉環控制得到變壓器的原邊直流調制波和副邊直流調制波；

步驟2，基于DAB變換器傳輸功率原理確定移相角，移相角包括：DAB變換器第一橋臂與第二橋臂間驅動信號相位差，DAB變換器第一橋臂與第三橋臂間驅動信號相位差，DAB變換器第三橋臂與第四橋臂間驅動信號相位差；利用移相角生成DAB變換器的第一橋臂相移載波、第二橋臂相移載波、第三橋臂相移載波和第四橋臂相移載波；

步驟3，檢測DAB變換器是否發生功率階躍；若未發生功率階躍，則直接進入步驟4；若發生功率階躍，則基于功角動態插值法，利用各橋臂的當前周期功角給定值和前一周期功角給定值以獲得本載波周期內各橋臂的輸出功角值；每個載波周期內，以各橋臂的輸出功角值更新移相角后，重復步驟2以更新DAB變換器的第一橋臂相移載波、第二橋臂相移載波、第三橋臂相移載波和第四橋臂相移載波；