【技术实现步骤摘要】
用于电流源型双变压器双向DC-DC变换器的控制方法
本专利技术涉及用于电流源型双变压器双向DC-DC变换器的控制方法,属于电力电子领域的隔离高频功率变换方向。
技术介绍
双向DC-DC变换器广泛应用在能量储存系统,电动车以及固态变压器等领域。其中双有源桥变换器(DAB)由于其固有的零电压关断(ZVS),高功率密度和电气隔离等优点得到了广泛的应用。传统的电压源型DAB由两个有源全桥和一个高频变压器组成。在以往的文献中已经提出过多种控制方法。传统的单移相控制中可以实现所有开关管的零电压关断,但是在原副边电压匹配比偏离1的时候的时候不得不面临高平均电流和峰值电流等问题,并导致系统的不稳定和效率的降低。为了最小化漏感电流峰值,以及双移相和三移相控制等控制方法得到了应用,但是介于这种控制方法往往需要制订离线表格来产生控制变量,难以实现实时控制,同时输入电流纹波峰值依然很大,会减少电池等储能设备的寿命。因此要想扩展电压增益范围和最小化充电/放电电流纹波,电流源型DAB是一种更好的选择。在合适的设计下,电流源型DAB可以实现自然零电压关断,这是其他拓扑不具备的特性。传统的电流源型DAB不适用于宽范围电压输入和宽范围电压输出的情况,因此双变压器的混合桥拓扑可以作为一种解决办法。增加的一个变压器可以扩展电压增益,同时避免了增加开关管数量。传统的控制策略保持了低压侧电压占空比始终保持50%,实现了低压侧电流脉动为零,对低压侧蓄电池等储能装置的寿命有好处。副边采用了伏秒平衡控制策略的,要实现零电压关断仍有可能产生较大的漏感电流纹波,致使漏感电流峰值较大,可靠性降低。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.用于电流源型双变压器双向DC‑DC变换器的控制方法,其特征在于:包括以下步骤,低压侧为输入侧时,控制方法如下:步骤一:确定所述的电流源型双变压器双向DC‑DC变换器的输入电压VL和输出电压Vo‑ref,以及负载范围要求;步骤二、采样输出电压Vo,钳位电容电压VC1和漏感电流iLk滤除开关纹波后的瞬时值;为使所述变换器工作在峰值电流最小化的模态,实现漏感电流峰值和有效值的优化,建立控制信号dp与原副边移相角控制信号φ以及低压侧的占空比ds和变压器T1,T2的匝比N1,N2的关系,并根据上述关系计算得出高压侧高电平占空比ds;步骤三、所述的低压侧电压占空比ds,原副边移相角φ和高压侧电压零电平占空比dp已由步骤二得到;在数字控制电路的数字控制器中调节低压侧零电平电压占空比dp、原副边移相角φ和高压侧占空比ds获得开关控制信号,将所得的开关信号传递给驱动电路并驱动对应的开关管,即通过全数字控制实现宽范围输入,宽范围输出,电流峰值最小化,实现大范围软开关;当高压侧为输入侧时,控制方法如下:步骤Ⅰ:确定所述的电流源型双变压器双向DC‑DC变换器的输入电压VH和输出电压Vo‑ref,以及负载范 ...
【技术特征摘要】
1.用于电流源型双变压器双向DC-DC变换器的控制方法,其特征在于:包括以下步骤,低压侧为输入侧时,控制方法如下:步骤一:确定所述的电流源型双变压器双向DC-DC变换器的输入电压VL和输出电压Vo-ref,以及负载范围要求;步骤二、采样输出电压Vo,钳位电容电压VC1和漏感电流iLk滤除开关纹波后的瞬时值;为使所述变换器工作在峰值电流最小化的模态,实现漏感电流峰值和有效值的优化,建立控制信号dp与原副边移相角控制信号φ以及低压侧的占空比ds和变压器T1,T2的匝比N1,N2的关系,并根据上述关系计算得出高压侧高电平占空比ds;步骤三、所述的低压侧电压占空比ds,原副边移相角φ和高压侧电压零电平占空比dp已由步骤二得到;在数字控制电路的数字控制器中调节低压侧零电平电压占空比dp、原副边移相角φ和高压侧占空比ds获得开关控制信号,将所得的开关信号传递给驱动电路并驱动对应的开关管,即通过全数字控制实现宽范围输入,宽范围输出,电流峰值最小化,实现大范围软开关;当高压侧为输入侧时,控制方法如下:步骤Ⅰ:确定所述的电流源型双变压器双向DC-DC变换器的输入电压VH和输出电压Vo-ref,以及负载范围要求;步骤II:采样输出电压Vo,钳位电容电压VC1和漏感电流iLk滤除开关纹波后的瞬时值;为使所述变换器工作在峰值电流最小化的模态,实现漏感电流峰值和有效值的优化,建立控制信号dp与原副边移相角控制信号φ以及低压侧的占空比ds和变压器T1,T2的匝比N1,N2的关系,并根据上述关系计算得出高压侧高电平占空比ds;步骤Ⅲ、所述的低压侧电压占空比ds,原副边移相角φ和高压侧电压零电平占空比dp已由步骤II得到;在数字控制电路的数字控制器中调节低压侧零电平电压占空比dp、原副边移相角φ和高压侧占空比ds获得开关控制信号,将所得的开关信号传递给驱动电路并驱动对应的开关管,即通过全数字控制实现宽范围输入,宽范围输出,电流峰值最小化,实现大范围软开关。2.如权利要求1所述的用于电流源型双变压器双向DC-DC变换器的控制方法,其特征在于:步骤二具体实现方法为,根据输出电压给定值Vref由变压器匝比确定钳位电容电压VC1-ref,对采样得到的VC1作为反馈值,误差经过PI调节器之后得到低压侧占空比dp;采样输出电压Vo作为反馈值,将Vref-Vo经过数字PI调节后,作为电压电流双闭环内环给定,采样滤波后的漏感电流iLk作为反馈值,将误差经过PI调节得到原副边移相角控制信号φ;为使所述变换器工作在峰值电流最小化的模态,实现漏感电流峰值和有效值的优化,高压侧占空比ds与原副边移相角控制信号φ以及低压侧零电平的占空比dp和变压器T1,T2的匝比N1,N2满足如下表达式其中:φ为控制信号与原副边移相角控制信号,ds为高压侧的占空比,dp为低压侧零电平占空比,N1,N2分别为变压器T1,T2的变比;根据上式表达式计算得出高压侧高电平占空比ds;步骤II具体实现方法为,根据输入电压给定值VH由变压器匝比确定钳位电容电压VC1-ref,对采样得到的VC1作为反馈值,误差经过PI调节器之后得到高压侧零电平占空比dp;采样输出电压Vo作为反馈值,将Vref-Vo经过数字PI调节后,作为电压电流双闭环内环给定,采样滤波后的漏感电流iLk作为反馈值,...
【专利技术属性】
技术研发人员:沙德尚,钟洪亮,刘珂,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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