一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统及方法技术方案

一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，涉及电力电子技术领域，解决变换器启动过程中冲击电流大的问题，包括前级单相H桥式逆变器、后级单相H桥式整流器、单相高频变压器、变压器漏感；单相高频变压器连接于前级单相H桥式逆变器与后级三相H桥式整流器之间；变压器漏感连接于前级单相H桥式逆变器与单相高频变压器之间；尖峰电流移相调制驱动系统以及脉冲闭锁控制系统用于变换器的软启动；减少了开关管承受的冲击电流和变压器的励磁涌流，延长开关管和变压器的使用寿命；控制方法步骤清晰简单，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统及方法
本专利技术属于电力电子
，涉及一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统及方法。
技术介绍
随着环境问题与能源问题的日益加剧，可再生能源的使用受到了世界范围内国家的大力提倡。由于可再生能源受天气影响较大，存在间歇性，因此通常与储能系统构成混合供电系统。双有源桥DC-DC变换器具有功率双向流动、输入输出隔离、高功率密度和ZVS软开关等优点成为可再生能源发电系统与储能系统连接的桥梁，提高了供电稳定性。然而，双有源桥DC-DC变换器在启动过程中会造成很大的冲击电流，不仅会造成开关器件的损坏，减少使用寿命；还会造成变压器的励磁涌流，该电流可能会高达变压器额定电流的8～30倍，严重影响系统的安全运行。现有技术中，授权公告号为CN106033932B的中国专利技术专利《三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法》公开了一种三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法，在三相双有源桥式直流变换器处于稳态的情况下，当V1侧和V2侧两个三相桥式电路的占空比指令D1,1和D2,1单独或同时改变为D1,2和D2,2时，通过两种调节过渡区间内占空比大小的方法，使得变压器三相电感电流分别仅经过1/3个开关周期或2/3个开关周期的过渡区间就可达到平衡。虽然上述中国专利技术专利降低了因三相电感电流不平衡而引起的变换器两侧直流电流振荡的幅值和时间，从而改善了变换器的动态性能。但是上述中国专利技术专利未能解决双有源桥DC/DC变换器在启动过程中冲击电流很大的问题。>
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何减小双有源桥DC/DC变换器在启动过程中的冲击电流。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的。一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，包括前级单相H桥式逆变器、后级单相H桥式整流器、单相高频变压器T、变压器漏感Ls；所述的单相高频变压器T连接于前级单相H桥式逆变器与后级三相H桥式整流器之间；所述的变压器漏感Ls连接于前级单相H桥式逆变器与单相高频变压器T之间；所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统还包括尖峰电流移相调制驱动系统以及脉冲闭锁控制系统，用于变换器的软启动；所述的尖峰电流移相调制驱动系统用于控制前级单相H桥式逆变器的开关管的通断；所述的脉冲闭锁控制系统用于控制后级单相H桥式整流器的开关管的通断。本专利技术的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，前级单相H桥式逆变器采用尖峰电流移相调制驱动，后级单相H桥式整流器采用脉冲闭锁控制，两者相配合，使用输出电容快速平稳地充电，实现了变换器的软启动；从而减小了双有源桥DC/DC变换器在启动过程中的冲击电流，减少了开关管承受的冲击电流和变压器的励磁涌流，延长开关管和变压器的使用寿命。作为本专利技术技术方案的进一改进，所述的前级单相H桥式逆变器包括输入源uin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；所述的输入源uin为前级单相H桥式逆变器提供电源；所述的第一开关管S1、第二开关管S2分别构成前级单相H桥式逆变器的第一桥臂的上、下半桥臂；所述的第三开关管S3、第四开关管S4构成前级单相H桥式逆变器的第二桥臂的上、下半桥臂。作为本专利技术技术方案的进一改进，所述的后级单相H桥式整流器包括输出源uo、输出电容C、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8；所述的输入源uin为前级单相H桥式逆变器提供电源；所述的第五开关管S5、第六开关管S6构成前级单相H桥式逆变器的第一桥臂的上、下半桥臂；所述的第七开关管S7和第八开关管S8构成前级单相H桥式逆变器的第二桥臂的上、下半桥臂。作为本专利技术技术方案的进一改进，所述的开关管为绝缘栅双极型晶体管或电力场效应管。作为本专利技术技术方案的进一改进，所述的脉冲闭锁控制系统在整个驱动周期内的驱动脉冲的占空比为0；所述的后级单相H桥式整流器的第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8在整个驱动周期内均处于关闭状态。作为本专利技术技术方案的进一改进，所述的尖峰电流移相调制驱动系统包括减法器(1)、PI调节器(2)、加法器(3)、移相调制器(4)、取反器(5)；所述的减法器(1)、PI调节器(2)、加法器(3)、移相调制器(4)依次串联；所述的减法器(1)将给定的可以承受的电流指令值Ir与采集的单相高频变压器T原边的电流峰值ipeak做差，得到电流误差信号Δi；所述的电流误差信号Δi的计算公式如下：Δi＝Ir-ipeak公式(1)将所述的电流误差信号Δi送入PI调节器(2)中，输出得到移相角变化量Δd；所述的加法器(3)将上一个周期移相角dk与所述的移相角变化量Δd相加，得到本周期移相角dk+1；所述的本周期移相角dk+1的计算公式如下：dk+1＝dk+Δd公式(2)将所述的本周期移相角dk+1送入移相调制器(4)生成前级单相H桥式逆变器第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的驱动脉冲；所述的移相调制器(4)使用定占空比移相角控制，所述的占空比为定值0.5；所述的第一开关管S1和第三开关管S3之间的导通移相角为本周期移相角dk+1，再将第一开关管S1和第三开关管S3的驱动脉冲分别送入取反器(5)，分别得到第二开关管S2和第四开关管S4的驱动脉冲；控制单相高频变压器T原边的前级单相H桥式逆变器向单相高频变压器T副边的后级单相H桥式整流器传输功率，对单相高频变压器T副边的后级单相H桥式整流器的输出电容C充电，至输出电容C的标称电压VC后，充电过程结束。一种应用于所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：后级单相H桥式整流器开关管脉冲闭锁控制；具体为：所述的脉冲闭锁控制系统在整个驱动周期内的驱动脉冲的占空比为0；所述的后级单相H桥式整流器的第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8在整个驱动周期内均处于关闭状态；步骤2：将给定的可以承受的电流指令值与采集的单相高频变压器原边的电流峰值做差，得到电流误差信号；具体为：所述的减法器(1)将给定的可以承受的电流指令值Ir与采集的单相高频变压器T原边的电流峰值ipeak做差，得到电流误差信号Δi；所述的电流误差信号Δi的计算公式如下：Δi＝Ir-ipeak公式(1)步骤3：由电流误差信号得到移相角变化量；具体为：将电流误差信号Δi送入PI调节器(2)，输出得到移相角变化量Δd；步骤4：将上一个周期移相角与所述的移相角变化量相加，得到本周期移相角；具体为：所述的加法器(3)将上一个周期移相角dk与所述的移相角变化量Δd相加，得到本周期移相角dk+1；所述的本周期移相角dk+1的计算公式如下：dk+1＝dk+Δd公式(2)步骤5：生成开关管驱动脉冲，控制变换器软充电；具体为：将所述的本周期移相角dk+1送入移相调制器(4)生成前级单相H桥式逆变器第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，包括前级单相H桥式逆变器、后级单相H桥式整流器、单相高频变压器T、变压器漏感L

【技术特征摘要】
1.一种双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，包括前级单相H桥式逆变器、后级单相H桥式整流器、单相高频变压器T、变压器漏感Ls；所述的单相高频变压器T连接于前级单相H桥式逆变器与后级三相H桥式整流器之间；所述的变压器漏感Ls连接于前级单相H桥式逆变器与单相高频变压器T之间；所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统还包括尖峰电流移相调制驱动系统以及脉冲闭锁控制系统，用于变换器的软启动；所述的尖峰电流移相调制驱动系统用于控制前级单相H桥式逆变器的开关管的通断；所述的脉冲闭锁控制系统用于控制后级单相H桥式整流器的开关管的通断。


2.根据权利要求1所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，所述的前级单相H桥式逆变器包括输入源uin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；所述的输入源uin为前级单相H桥式逆变器提供电源；所述的第一开关管S1、第二开关管S2分别构成前级单相H桥式逆变器的第一桥臂的上、下半桥臂；所述的第三开关管S3、第四开关管S4构成前级单相H桥式逆变器的第二桥臂的上、下半桥臂。


3.根据权利要求2所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，所述的后级单相H桥式整流器包括输出源uo、输出电容C、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8；所述的输入源uin为前级单相H桥式逆变器提供电源；所述的第五开关管S5、第六开关管S6构成前级单相H桥式逆变器的第一桥臂的上、下半桥臂；所述的第七开关管S7和第八开关管S8构成前级单相H桥式逆变器的第二桥臂的上、下半桥臂。


4.根据权利要求3所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，所述的开关管为绝缘栅双极型晶体管或电力场效应管。


5.根据权利要求4所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，所述的脉冲闭锁控制系统在整个驱动周期内的驱动脉冲的占空比为0；所述的后级单相H桥式整流器的第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8在整个驱动周期内均处于关闭状态。


6.根据权利要求5所述的双有源桥DC/DC变换器软充控制系统，其特征在于，所述的尖峰电流移相调制驱动系统包括减法器(1)、PI调节器(2)、加法器(3)、移相调制器(4)、取反器(5)；所述的减法器(1)、PI调节器(2)、加法器(3)、移相调制器(4)依次串联；所述的减法器(1)将给定的可以承受的电流指令值Ir与采集的单相高频变压器T原边的电流峰值ipeak做差，得到电流误差信号Δi；所述的电流误差信号Δi的计算公式如下：
Δi＝Ir-ipeak公式(1)
将所述的电流误差信号Δi送入PI调节器(2)中，输出得到移相角变化量Δd；所述的加法器(3)将上一个周期移相角dk与所述的移相角变化量Δd相加，得到本周期移相角dk+1；所述的本周期移相角dk+1的计算公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德平，
申请(专利权)人：合肥科威尔电源系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34