一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法技术

本发明专利技术属于变流器控制技术领域，具体涉及一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法。其可实现宽范围的限制启动冲击电流的目的。为达到本发明专利技术的目的，本发明专利技术所采用的技术方案的步骤为：1)选择开关频率开始工作，根据系统自身参数选择开始死区时间；2)采集母线电容的电压反馈至DAB原边；3)根据公式

A dead time adjustment control method for dual active bridge soft start

The invention belongs to the technical field of converter control, in particular to a dead-time regulation control method suitable for soft start of dual active bridge. It can achieve a wide range of restrictions to start the impulse current. In order to achieve the purpose of the invention, the steps of the technical scheme adopted in the invention are as follows: 1) select the switching frequency to start working, start the dead time according to the system's own parameters, and 2) the voltage of the busbar capacitance is fed back to the original DAB side; 3) according to the formula.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法
：本专利技术属于变流器控制
，具体涉及一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法。
技术介绍
：隔离式双向全桥DC/DC变换器，又称双有缘桥DAB(DualActiveBridge)。其由于前级与后级电器隔离，使系统获得更高的可靠性。并且基于其变流器的输入和输出之间依靠变压器的漏感能够实现能量的双向流动，该变换器已广泛应用于双向AC/DC充电器中。双向AC/DC充电器中的AC/DC拓扑结构不但能实现充电Grid-to-Vehicle(G2V)的功能，而且完成并网V2G(Vehicle-to-Grid)功能。当DAB原端Mosfet的PWM信号相位超前副端时，实现并网功能。当DAB原端Mosfet的PWM信号相位滞后副端时，实现电网给电池充电的功能。随着汽车技术发展，用户希望汽车给家用电器供电V2H(Vehicle-to-Home)的需求越来越大，也对系统提出了新的技术挑战。当系统工作于V2H状态时，母线电容由于完全放电其两端电压为0，存在的问题是：当电容完全放电后系统上电，由于电容两端电压为0，变压器副边可认为处于短路状态，等效到变压器原边亦为短路，因此在DAB工作的前几个周期内其电流可达到几十或上百安培，可直接烧坏开关器件或导致系统瘫痪；针对此问题通常采用升高开关频率与移相的方法对限制启动冲击电流都有一定的缺陷：(1)采用升高开关频率，当母线电容完全放电后，DAB前几个工作周期输入电压的等效阻抗为Z＝2*π*f*L(f为开关频率、L为变压器漏感)，由此式可知当开关频率增大时由于阻抗的增大可减小冲击电流。但与此同时由于开关频率f的增大带给开关管的驱动芯片功耗增大，门级驱动电阻功耗增大，太高的开关频率可导致门级电阻或驱动芯片损坏而使系统瘫痪。(2)移相控制方法是基于双相移的DAB控制方法，其控制策略较为复杂，相比于单相移控制方法其电压电流采样点多系统稳定性与易控性都较低。
技术实现思路
：本专利技术提出一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法，可实现宽范围的限制启动冲击电流的目的。为达到本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法，包括下述步骤：一、选择开关频率开始工作，根据系统自身参数选择开始死区时间；二、采集母线电容的电压反馈至DAB原边；三、根据公式计算时间dt；四、调整死区时间持续充电到预充电结束。与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、目前所采用的增大开关频率方法，当预充电结束时开关频率要降低至正常的工作频率，突然的跳频会丢失脉冲降低系统的可靠性。系统启动冲击电流控制范围与直流侧输入电压、变压器的漏感及系统本身开关频率有关，多相移控制方法复杂不易实现。而利用本专利技术的方法可以简单并定量给出数据，可实现宽范围的限制启动冲击电流。2、因为相比于升频的方法本专利技术降低了系统中开关管、驱动器、门级电阻的损坏概率，并且控制方法简单易操作，因此提高了系统的可靠性。3、由于使用本专利技术方法减小了加在DAB原边上电压作用的时间，所以动态启动过程中冲击电流大幅度降低，同时当开关频确定时，DAB最大占空比为50％，即可直接得出输入电压加在DAB原边的有效时间，作用时间为T＝1/f*0.5-Tdb(Tdb为死区时间)，其调节范围大，因此调节死区时间可宽范围的调整冲击电流。附图说明：图1是双向AC/DC充电系统拓扑结构；图2是DAB工作原理图；图3是10kW系统、变压器漏感为11.5uH在母线电压与母线电容分别为550V和110uF时，启动过程中的冲击电流与直流母线电压波形；(100kHz&200ns死区)；图4是单相移时DAB开关管的PWM驱动信号；图5是使用本专利技术后系统在启动过程中的冲击电流与直流母线电压波形；图6是本专利技术系统启动时DAB原边电流(100kHz&4us死区)。具体实施方式：下面将通过具体实施例和附图对本专利技术进行详细地描述。参见图1和图2，开关管S1至S8构成DC/DC变换器，系统稳态时均为50％占空比，通过调节开关相移及变压器漏感L完成能量的双向传输。其开关状态及工作原理如图2所示。开关管Sa1至Sc2构成DC/AC逆变器，可实现能量的双向流动。电容C1是汽车电池并联的输入电容，电容C2是直流母线电容。当该系统运行于V2H状态时，由于母线电容C2无法实现预充电，因此在该系统启动过程中DC-DC侧由于母线电容的电压为零，其在变压器原端的等效阻抗亦为零。因此在电池侧第一次突加电压至系统时，DAB侧Mosfets会受到较大的冲击电流。假设在系统启动过程中流过变压器的电流为IpA，则Ip可由以下公式得到。因为所以此时在原边的等效阻抗：Req＝2*π*f*L(1)因此流过原边变压器的电流：在此以设计一个10kW的V2H系统为例，汽车电池电压为400，输出的三相交流电为50Hz，相电压有效值为220V，因此母线电压至少得升压至600v。并设计变压器的匝比为1:1.5,输入电容与直流母线电容均为110uF，DAB侧开关频率为100kHz系统启动过程仿真参见图3。由图3可知，在该系统动态启动过程中最大将会有110A的电流流过变压器与Mosfets，因此在此过程中，通常采用升高开关频率与移相的方法对限制启动冲击电流都有一定的缺陷。本专利技术给出的一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法，包括下述步骤：一、选择开关频率开始工作，根据系统自身参数选择开始死区时间；二、采集母线电容的电压反馈至DAB原边；三、根据公式计算时间dt；四、调整死区时间持续充电到预充电结束。本专利技术的方法是采用减小加在漏感上的电压时间以实现系统软启动的过程，理论分析如下:其DAB侧Mosfet开关信号如图4所示：原边与副边相移为0同时逆变侧所有Mosfet保持关闭。同理：因为因此汽车电池在接入系统的瞬间，只有变压器漏感作为电池的负载进而限制流过DAB侧的冲击电流。式(3)中VL为变压器漏感上的电压，式(4)中D为DC/DC侧PWM信号占空比，式(6)中U0为母线电容C2上的初始电压。由式(3)～式(6)可得母线电容上的电压为：由式(7)可知：由于变压器漏感两端的电压VL、漏感L、开关频率f及占空比为定值，因此随着PWM死区时间增大，其流过的电流也会减小。当系统第一次接通电源时DC/DC原端与副端Mosfet开通并且其占空比随着时间的增大从最小值(Dmin)增大到系统稳态正常值(Dnom)。其持续时间T可由公式(8)决定。Dnom＝Dmin+Drste*T(8)Drste为原边PWM信号占空比的增大率，时间T为占空比从最小增大到期望值所需要的时间。基于此结论，假设DAB侧开关频率为100kHz，分别以PWM死区时间为4us，仿真10kW系统在启动过程中的冲击电流与直流母线电压波形如图5所示。参见图6，在该系统工作在100kHZ，死区时间为4us时，动态启动过程中冲击电流大幅度降低，而且根据调节不同的死区时间可宽范围的调整冲击电流，因此使用该方法有效增加了系统的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：1)选择开关频率开始工作，根据系统自身参数选择开始死区时间；2)采集母线电容的电压反馈至DAB原边；3)根据公式

【技术特征摘要】
1.一种适用于双有源桥软启动的死区调节控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：1)选择开关频率开始工作，根据系统自身...

【专利技术属性】
技术研发人员：付永升，巩兆伟，雷鸣，胡文婷，李翰山，闫克丁，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61