一种双有源桥非对称占空比优化调制方法技术

本发明专利技术公开了一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，所述方法包括：S1、基于所述DAB转换器中开关的导通顺序及时长确定所述DAB转换器的工作模式；S2、求解各工作模式的稳态特征；S3、以电感电流峰峰值最小为优化目标，利用KKT条件下求出各工作模式下的最小峰值电流；S4、对各工作模式的最优值进行比较，得到全局最优解。与现有技术相比，本发明专利技术具有更小的电感电流有效值，更宽的软开关范围，能够降低DAB变换器的导通损耗及开关损耗，提高转换效率。此外，本发明专利技术公开的方法过程简单，更易实现。

【技术实现步骤摘要】
一种双有源桥非对称占空比优化调制方法
本专利技术涉及电力电子控制
，具体涉及一种双有源桥非对称占空比优化调制方法。
技术介绍
近年来，随着分布式电源以及储能系统的快速发展，双向隔离变换器(IBDC)的需求越来越大。双有源全桥双向DC/DC(DAB)变换器由于结构对称、控制简单、功率密度高、效率高、模块化等优点成为双向隔离变换器中的核心拓扑结构，被广泛应用于电力电子变压器、电动汽车、电池储能并网系统等。传统的DAB变换器调制方式是相移调制(PSM)，它通过调节变换器原副边全桥之间移相角(外部移相角)来控制传输功率的方向和大小。尽管PSM方法简单，但当输入输出不匹配时，零电压开关(ZVS)操作将丢失，从而增加开关损耗。此外，大量的无功功率增加了电感电流的均方根值，导致了较高的导通损耗。因此，它的转换效率降低，特别是在轻负载下。因此，如何降低DAB变换器的开关损耗及导通损耗，提高转换效率，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术实际解决的问题包括：如何降低DAB变换器的开关损耗及导通损耗，提高转换效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，所述方法应用于DAB转换器，所述DAB转换器包括一次侧部分和二次侧部分，一次侧部分包括H桥H1、开关S1至S4、滤波电容器C1，二次侧部分包括H桥H2，开关Q1至Q4，滤波电容器C2，所述DAB转换器还包括高频变压器T，等效电感器L；所述方法包括：S1、基于所述DAB转换器中开关的导通顺序及时长确定所述DAB转换器的工作模式；S2、求解各工作模式的稳态特征；S3、以电感电流峰峰值最小为优化目标，利用KKT条件下求出各工作模式下的最小峰值电流；S4、对各工作模式的最优值进行比较，得到全局最优解；S5、以得到的全局最优解进行调制。优选地，开关S1和S3的导通时间相等，开关S2和S4的导通时间相等，S2和S4的导通时间小于或等于半周期，定义为D1Ts；开关Q1和Q3的导通时间相等，开关Q2和Q4的导通时间相等，S2和S4的导通时间小于或等于半周期，定义为D2Ts；开关S1和Q1的导通之间的外部相移角定义为D3Ts；D1、D2及D3均为调制变量，其D1和D2小于或等于0.5，Ts表示DAB转换器的切换周期；所述DAB转换器的工作模式包括：ModeI，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、S3导通阶段、Q3导通阶段、Q2导通阶段、S2导通阶段，各阶段的时序时长分别为D3Ts、D1Ts、D2Ts+D3Ts、D3Ts+1-D2Ts、1-D1Ts，此时，D2Ts-D3Ts≥D1Ts；ModeII，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、S3导通阶段、Q3导通阶段、S2导通阶段、Q2导通阶段，各阶段的时序时长分别为各阶段的时序时长分别为D3Ts、D1Ts、D2Ts+D3Ts、1-D1Ts、D3Ts+1-D2Ts，此时，D1Ts-D3Ts≤D2Ts，D2Ts≤D1Ts+D3Ts，D2Ts≤1-D1Ts-D3Ts；ModeIII，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、S3导通阶段、S2导通阶段、Q3导通阶段、Q2导通阶段，各阶段的时序时长分别为各阶段的时序时长分别为D3Ts、D1Ts、1-D1Ts、D2Ts+D3Ts、D3Ts+1-D2Ts，此时，D2Ts+D3Ts≥1-D1TsModeIV，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、Q3导通阶段、S3导通阶段、S2导通阶段、Q2导通阶段，各阶段的时序时长分别为各阶段的时序时长分别为D3Ts、D2Ts+D3Ts、D1Ts、1-D1Ts、D3Ts+1-D2Ts，此时，D2Ts+D3Ts≤D1Ts。优选地，步骤S2中，稳态特征包括传输功率及电感电流峰峰值；各工作模式的传输功率标幺化结果如下，各工作模式的电感电流峰峰值标幺化结果如下，式中，M为电压转换比，M＝KV2/V1,V1为变换器输入电压,V2为变换器输出电压,k为变压器变比，P'为传输功率的标幺值,I'p-p为电感电流峰峰值的标幺值。优选地，当传输功率在(0，πM(3M+1)(1-M)/8)范围内时，全局最优解如下，当传输功率在(πM(3M+1)(1-M)/8,πM/4)范围内时，全局最优解如下，式中，D1,opt、D2,opt及D3,opt为最优调制变量。与现有技术相比，本专利技术通过对非对称占空比调制方式电感电流峰峰值的优化，得到了一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，该方案和目前的一些优化方案相比，具有更小的电感电流有效值，更宽的软开关范围，能够降低DAB变换器的导通损耗及开关损耗，提高转换效率。此外，该方案过程简单，更易实现。附图说明为了使申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术公开的一种双有源桥非对称占空比优化调制方法的流程图图2是双有源全桥双向DC/DC变换器的拓扑结构图；图3为非对称占空比调制方案的典型波形图；图4为D1Ts，1-D1Ts，D2Ts+D3Ts，D3Ts和D3Ts+1-D2Ts的可能的顺序图；图5(a)至图5(d)为非对称占空比调制方式的模态分类图；图6(a)至图6(d)为不同功率段的比较图；图7(a)至图7(d)为不同调制策略的效率对比图；图8为动态切换波形图；图9(a)至图9(d)为不同电压转换比M＝NV2/V1情况下，不同调制策略的电感电流有效值对比图；图10(a)至图10(d)为不同调制策略的软开关范围的对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术公开了一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，所述方法应用于DAB转换器，如图2所示，所述DAB转换器包括一次侧部分和二次侧部分，一次侧部分包括H桥H1、开关S1至S4、滤波电容器C1，二次侧部分包括H桥H2，开关Q1至Q4，滤波电容器C2，所述DAB转换器还包括高频变压器T，等效电感器L；所述方法包括：S1、基于所述DAB转换器中开关的导通顺序及时长确定所述DAB转换器的工作模式；S2、求解各工作模式的稳态特征；S3、以电感电流峰峰值最小为优化目标，利用KKT条件下求出各工作模式下的最小峰值电流；S4、对各工作模式的最优值进行比较，得到全局最优解；S5、以得到的全局最优解进行调制。如图9(a)至图9(d)所示，本专利技术提出的双有源桥非对称占空比优化调制方法(OADM)具有一定的优势，相对FDM和PSM，只是当M越偏离1时，得到的电感电流有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，其特征在于，所述方法应用于DAB转换器，所述DAB转换器包括一次侧部分和二次侧部分，一次侧部分包括H桥H

【技术特征摘要】
1.一种双有源桥非对称占空比优化调制方法，其特征在于，所述方法应用于DAB转换器，所述DAB转换器包括一次侧部分和二次侧部分，一次侧部分包括H桥H1、开关S1至S4、滤波电容器C1，二次侧部分包括H桥H2，开关Q1至Q4，滤波电容器C2，所述DAB转换器还包括高频变压器T，等效电感器L；
所述方法包括：
S1、基于所述DAB转换器中开关的导通顺序及时长确定所述DAB转换器的工作模式；
S2、求解各工作模式的稳态特征；
S3、以电感电流峰峰值最小为优化目标，利用KKT条件下求出各工作模式下的最小峰值电流；
S4、对各工作模式的最优值进行比较，得到全局最优解；
S5、以得到的全局最优解进行调制。


2.如权利要求1所述的双有源桥非对称占空比优化调制方法，其特征在于，开关S1和S3的导通时间相等，开关S2和S4的导通时间相等，S2和S4的导通时间小于或等于半周期，定义为D1Ts；开关Q1和Q3的导通时间相等，开关Q2和Q4的导通时间相等，S2和S4的导通时间小于或等于半周期，定义为D2Ts；开关S1和Q1的导通之间的外部相移角定义为D3Ts；D1、D2及D3均为调制变量，其D1和D2小于或等于0.5，Ts表示DAB转换器的切换周期；所述DAB转换器的工作模式包括：
ModeI，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、S3导通阶段、Q3导通阶段、Q2导通阶段、S2导通阶段，各阶段的时序时长分别为D3Ts、D1Ts、D2Ts+D3Ts、D3Ts+1-D2Ts、1-D1Ts，此时，D2Ts-D3Ts≥D1Ts；
ModeII，从一个切换周期开始到结束，依次为S1及S4导通阶段、Q4及Q1导通阶段、S3导通阶段、Q3导通阶段、S2导通阶段、Q2导通阶段，各阶段的时序时长分别为各阶段的时序时长分别为D3Ts...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗全明，牟迪，李佳，孙鹏菊，杜雄，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50