双有源桥电路的三重移相控制方法、控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双有源桥电路的三重移相控制方法、控制装置，双有源桥电路包括：三电平加三电平、三电平加两电平、两电平加三电平，所述方法包括：根据双有源桥电路的输入电压源、输出电压源的电压范围和开关管的耐压范围选择电路结构；判断移相模式，包括：降压三重移相模式、升压三重移相模式；根据双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和闭环控制量计算不同移相模式下对应的三重移相的角度；根据三重移相的角度进行移相控制。该方法根据不同电压等级选择合适的双有源桥电路拓扑，降低开关管的耐压等级，组合方式灵活、节省成本，针对选定的拓扑采用三重移相控制，能够减小开关管开通损耗，提高双有源全桥电路的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
双有源桥电路的三重移相控制方法、控制装置
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种双有源桥电路的三重移相控制方法、一种双有源桥电路的三重移相控制装置。
技术介绍
近年来，能量双向流动变换器得到众多关注，被广泛应用于不间断供电电源、电池充放电系统、电机驱动和混合动力汽车等领域。其中，DAB(DualActiveBridge，双有源桥)电路被认为是实现能量双向流动的最佳拓扑之一，常用于高功率密度和大功率场合。目前，传统的DAB电路为两电平结构，需要开关器件耐压高，且当DAB两端电压差异较大时，开关器件的ZVS(ZeroVoltageSwitch，零电压开关)实现效果较差。且DAB电路的控制算法中多采用单重移相控制，该方法的不足之处在于当输入输出电压变化范围很大，此时ZVS的实现效果比较差。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种双有源桥电路的三重移相控制方法，该方法根据不同电压等级选择合适的双有源桥电路拓扑，降低开关管的耐压等级，组合方式灵活、节省成本，针对选定的拓扑进行降压移相控制或升压移相控制时采用三重移相控制，在电压变化范围很大的情况下，也能够保证全范围内的零电压开关的实现效果，从而能够减小开关管开通损耗，提高双有源全桥电路的工作效率。本专利技术还提出一种双有源桥电路的三重移相控制装置。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术第一方面实施例提出了一种双有源桥电路的三重移相控制方法，所述双有源桥电路包括：三电平加三电平结构、三电平加两电平结构、两电平加三电平结构，所述方法包括以下步骤：根据所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围、输出电压源的电压范围、开关管的耐压范围选择所述双有源桥电路的结构；根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和变压器的变比判断移相模式，其中，所述移相模式包括：降压三重移相模式、升压三重移相模式；根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和闭环控制量计算不同移相模式下对应的三重移相的角度；根据所述三重移相的角度对所述第一至第四驱动桥臂进行移相控制。根据本专利技术的一个实施例，根据所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围、输出电压源的电压范围、开关管的耐压范围选择所述双有源桥电路的结构，包括：如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围和所述输出电压源的电压范围均在所述开关管的耐压范围以上，则选择三电平加三电平结构；如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围以上、且所述输出电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围之内，则选择三电平加两电平结构；如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围之内、且所述输出电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围以上，则选择两电平加三电平结构。根据本专利技术的一个实施例，所述三电平加两电平结构包括：第一输入电容和第二输入电容，所述第一输入电容与所述第二输入电容串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一输入电容和所述第二输入电容之间存在第一节点；第一驱动桥臂和第二驱动桥臂，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一驱动桥臂与所述第二驱动桥臂之间存在第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；第三驱动桥臂和第四驱动桥臂，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂与输出电压源并联；第一输出电容，所述第一输出电容与所述输出电压源并联；变压器，所述变压器的原边绕组的同名端通过第一谐振电感和第一隔直电容与所述第一驱动桥臂的中点相连，所述变压器的原边绕组的异名端与所述第二驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的同名端通过第二隔直电容与所述第三驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的异名端通过第二谐振电感与所述第四驱动桥臂的中点相连。根据本专利技术的一个实施例，所述三电平加三电平结构，包括：第一输入电容和第二输入电容，所述第一输入电容与所述第二输入电容串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一输入电容和所述第二输入电容之间存在第一节点；第一驱动桥臂和第二驱动桥臂，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一驱动桥臂与所述第二驱动桥臂之间存在第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；第一输出电容和第二输出电容，所述第一输出电容与所述第二输出电容串联后连接在输出电压源的正负极之间，且所述第一输出电容和所述第二输出电容之间存在第三节点；第三驱动桥臂和第四驱动桥臂，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂串联后连接在所述输出电压源的正负极之间，且所述第三驱动桥臂与所述第四驱动桥臂之间存在第四节点，所述第四节点与所述第三节点相连；变压器，所述变压器的原边绕组的同名端通过第一谐振电感和第一隔直电容与所述第一驱动桥臂的中点相连，所述变压器的原边绕组的异名端与所述第二驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的同名端通过第二隔直电容和第二谐振电感与所述第三驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的异名端与所述第四驱动桥臂的中点相连。根据本专利技术的一个实施例，所述两电平加三电平结构，包括：第一输入电容，所述第一输入电容连接在输入电压源的正负极之间；第一驱动桥臂和第二驱动桥臂，所述第一驱动桥臂和第二驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂与所述输入电压源并联；第三驱动桥臂和第四驱动桥臂，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂串联后连接在输出电压源的正负极之间，且所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂之间存在第一节点；第一输出电容和第二输出电容，所述第一输出电容和所述第二输出电容串联后连接在所述输出电压源的正负极之间，且所述第一输出电容与所述第二输出电容之间存在第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；变压器，所述变压器的原边绕组的同名端通过第一隔直电容与所述第一驱动桥臂的中点相连，所述变压器的原边绕组的异名端通过第一谐振电感与所述第二驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的同名端通过第二谐振电感和第二隔直电容与所述第三驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的异名端与所述第四驱动桥臂的中点相连。根据本专利技术的一个实施例，所述双有源桥电路在开关转换时，所述第一谐振电感或所述第二谐振电感的电流值满足如下关系式：其中，iL为所述第一至第四驱动桥臂中开关管切换时刻的电流值，Ir为所述第一至第四驱动桥臂中开关管实现ZVS需要的电流值，Coss为所述第一至第四驱动桥臂中开关管的输出电容值，N为所述第一至第四驱动桥臂中开关管并联的个数，M为倍数余量，Vmax为原副边等效的电压最大值，L为谐振电感的电感量。本专利技术第二方面实施例提出一种双有源桥电路的三重移相控制装置，所述双有源桥电路包括：三电平加三电平结构、三电平加两电平结构、两电平加三电平结构，所述装置包括：选择模块，所述选择模块用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双有源桥电路的三重移相控制方法，其特征在于，所述双有源桥电路包括：三电平加三电平结构、三电平加两电平结构、两电平加三电平结构，所述方法包括以下步骤：/n根据所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围、输出电压源的电压范围、开关管的耐压范围选择所述双有源桥电路的结构；/n根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和所述双有源桥电路的变压器的变比判断移相模式，其中，所述移相模式包括：降压三重移相模式、升压三重移相模式；/n根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和闭环控制量计算不同移相模式下对应的三重移相的角度；/n根据所述三重移相的角度对所述第一至第四驱动桥臂进行移相控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种双有源桥电路的三重移相控制方法，其特征在于，所述双有源桥电路包括：三电平加三电平结构、三电平加两电平结构、两电平加三电平结构，所述方法包括以下步骤：
根据所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围、输出电压源的电压范围、开关管的耐压范围选择所述双有源桥电路的结构；
根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和所述双有源桥电路的变压器的变比判断移相模式，其中，所述移相模式包括：降压三重移相模式、升压三重移相模式；
根据所述双有源桥电路输入电压源的等效电压、输出电压源的等效电压和闭环控制量计算不同移相模式下对应的三重移相的角度；
根据所述三重移相的角度对所述第一至第四驱动桥臂进行移相控制。


2.根据权利要求1所述双有源桥电路的三重移相控制方法，其特征在于，根据所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围、输出电压源的电压范围、开关管的耐压范围选择所述双有源桥电路的结构，包括：
如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围和所述输出电压源的电压范围均在所述开关管的耐压范围以上，则选择三电平加三电平结构；
如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围以上、且所述输出电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围之内，则选择三电平加两电平结构；
如果所述双有源桥电路的输入电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围之内、且所述输出电压源的电压范围在所述开关管的耐压范围以上，则选择两电平加三电平结构。


3.根据权利要求2所述双有源桥电路的三重移相控制方法，其特征在于，所述三电平加两电平结构包括：
第一输入电容和第二输入电容，所述第一输入电容与所述第二输入电容串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一输入电容和所述第二输入电容之间存在第一节点；
第一驱动桥臂和第二驱动桥臂，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一驱动桥臂与所述第二驱动桥臂之间存在第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；
第三驱动桥臂和第四驱动桥臂，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂与输出电压源并联；
第一输出电容，所述第一输出电容与所述输出电压源并联；
变压器，所述变压器的原边绕组的同名端通过第一谐振电感和第一隔直电容与所述第一驱动桥臂的中点相连，所述变压器的原边绕组的异名端与所述第二驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的同名端通过第二隔直电容与所述第三驱动桥臂的中点相连，所述变压器的副边绕组的异名端通过第二谐振电感与所述第四驱动桥臂的中点相连。


4.根据权利要求2所述双有源桥电路的三重移相控制方法，其特征在于，所述三电平加三电平结构，包括：
第一输入电容和第二输入电容，所述第一输入电容与所述第二输入电容串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一输入电容和所述第二输入电容之间存在第一节点；
第一驱动桥臂和第二驱动桥臂，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第一驱动桥臂和所述第二驱动桥臂串联后连接在输入电压源的正负极之间，且所述第一驱动桥臂与所述第二驱动桥臂之间存在第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；
第一输出电容和第二输出电容，所述第一输出电容与所述第二输出电容串联后连接在输出电压源的正负极之间，且所述第一输出电容和所述第二输出电容之间存在第三节点；
第三驱动桥臂和第四驱动桥臂，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂由半桥驱动模块构成，所述第三驱动桥臂和所述第四驱动桥臂串联后连接在所述输出电压源的正负极之间，且所述第三驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万宝，杨志，
申请(专利权)人：国创新能源汽车智慧能源装备创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32