基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法技术

本公开实施例中提供了一种基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法，属于配电技术领域，具体包括：计算电压转换比；确定变压器的激磁电感的取值范围；得到控制变量中的移相比；计算占空比；产生八路驱动信号，并通过八路驱动信号进行控制，使双有源桥式变换器在全负载范围内实现软开关的前提下，得到较低的电流应力。通过本公开的方案，合理设计激磁感的感值，为在考虑开关管结电容情况下的变换器创造实现全负载范围软开关的条件，接着，通过基于双重移相控制的控制方法控制变压器原副边电压的占空比以及原边和副边电压之间的相位差实现变换器在全负载范围内软开关并得到较低电流应力，降低了开关损耗，提高了变换器的效率和可靠性。器的效率和可靠性。器的效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法


[0001]本公开实施例涉及配电
，尤其涉及一种基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法。

技术介绍

[0002]目前，在能量转换、分布式发电系统、储能系统等工业场合中，高频隔离双向DC
‑
DC变换器在充放电运行方面发挥着重要作用。在这些高频隔离双向DC
‑
DC变换器中，双有源桥式变换器容易实现零电压开通(Zero
‑
Voltage
‑
Switching，简称ZVS)、功率容量大、结构对称和宽电压范围等优点受到学者的重视。在传统的双重移相(Dual
‑
Phase
‑
Shift，简称双重移相控制)控制中，除非在高回流功率模式，双有源桥式变换器中至少有一对开关管在比较大的功率范围内工作在硬开关下，而且在以往的研究中没有提供解决方案。此外，目前对于双重移相控制控制的全负载范围软开关的研究，都是建立在忽略开关管结电容的基础上的，这意味着所得到的实现ZVS条件不一定是充分条件，只能在理想条件下才成立。
[0003]可见，亟需一种以实现全负载范围软开关为前提，同时减小电流应力，降低开关管的损耗，提高变换器的控制效率的基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供一种基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法，至少部分解决现有技术中存在电流应力大，开关管损耗大以及控制效率低的问题。
[0005]本公开实施例提供了一种基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法，包括：
[0006]对双有源桥式变换器的输入电压和输出电压进行采样，利用得到的输入电压和输出电压的采样值与变压器的匝数比计算电压转换比；
[0007]根据所述电压转换比的最小值以及变压器的漏感值确定所述变压器的激磁电感的取值范围；
[0008]将所述双有源桥式变换器的输出电压的预设期望值减去所述输出电压的采样值后得到的值输入电压控制器中的数字PI调节器，并用限幅器进行限幅，得到控制变量中的移相比；
[0009]根据所述移相比确定所述双有源桥式变换器的工作模式，并根据不同工作模式对应的软开关控制条件计算占空比；
[0010]将所述占空比和所述移相比输入驱动信号产生单元，产生符合双重移相控制驱动特征的八路驱动信号，并通过所述八路驱动信号对所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压的占空比、副边桥臂中点电压的占空比，以及，所述变压器原边桥臂中点电压与所述变压器副边桥臂中点电压之间的移相比进行控制，使所述双有源桥式变换器在全负载
范围内实现软开关的前提下，得到较低的电流应力。
[0011]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述激磁电感的取值范围为其中，k
min
为所述电压转换比k的最小值，k＝nV2/V1，n为所述变压器匝比，V2为所述双有源桥式变换器的输出直流电压，V1为所述双有源桥式变换器的输入直流电压，L
k
为所述变压器漏电感的感值。
[0012]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述占空比的计算公式为
[0013]其中，a为代数式，为φ为所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压u
AB
与所述双有源桥式变换器的变压器副边桥臂中点电压u
CD
之间的移相比，f
s
为所述双有源桥式变换器的开关频率，C
s
为原边所有开关管的结电容容值，φ
B
为工作模式切换点，具体表达式为
[0014]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述通过所述八路驱动信号对所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压的占空比、副边桥臂中点电压的占空比，以及，所述变压器原边桥臂中点电压与所述变压器副边桥臂中点电压之间的移相比进行控制，使所述双有源桥式变换器在全负载范围内实现软开关的前提下，得到较低的电流应力的步骤，包括：
[0015]当所述移相比增大时，所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压u
AB
与所述双有源桥式变换器的变压器副边桥臂中点电压u
CD
之间的移相角增大，并根据增大后的移相角计算所述占空比，进而增大所述输出功率；
[0016]当所述移相比减小时，所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压u
AB
与所述双有源桥式变换器的变压器副边桥臂中点电压u
CD
之间的移相角减小，并根据减小后的移相角计算所述占空比，进而减小所述输出功率。
[0017]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述双重移相控制驱动特征包括：
[0018]所述八路驱动信号均为50％的方波信号；
[0019]开关管S1与S2的驱动信号互补，开关管S3与S4的驱动信号互补，开关管Q1与Q2的驱动信号互补，开关管Q3与Q4的驱动信号互补；
[0020]开关管S1的驱动信号超前开关管S4的驱动信号的值由所述占空比进行控制，开关管Q1的驱动信号超前开关管Q4的驱动信号的值也由所述占空比进行控制；
[0021]所述移相比进行控制开关管S4的驱动信号超前开关管Q4的驱动信号的值。
[0022]本公开实施例中的基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方案，包括：对双有源桥式变换器的输入电压和输出电压进行采样，利用得到的输入电压和输出电压的采样值与变压器的匝数比计算电压转换比；根据所述电压转换比的最小值以及变压器
的漏感值确定所述变压器的激磁电感的取值范围；将所述双有源桥式变换器的输出电压的预设期望值减去所述输出电压的采样值后得到的值输入电压控制器中的数字PI调节器，并用限幅器进行限幅，得到控制变量中的移相比；根据所述移相比确定所述双有源桥式变换器的工作模式，并根据不同工作模式对应的软开关控制条件计算占空比；将所述占空比和所述移相比输入驱动信号产生单元，产生符合双重移相控制驱动特征的八路驱动信号，并通过所述八路驱动信号对所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压的占空比、副边桥臂中点电压的占空比，以及，所述变压器原边桥臂中点电压与所述变压器副边桥臂中点电压之间的移相比进行控制，使所述双有源桥式变换器在全负载范围内实现软开关的前提下，得到较低的电流应力。
[0023]本公开实施例的有益效果为：通过本公开的方案，合理设计激磁感的感值，可以为开关管结电容充放电提供更多的能量，从而为在双重移相控制方法下的双有源桥式变换器实现全负载范围零电压开通创造了可能性。以及通过移相比和预设公式计算得到的占空比可以在实现全负载范围零电压开通的前提下得到较低的电流应力，从而降低开关损耗，提高变换器的效率。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器激磁感的双有源桥变换器双重移相控制方法，其特征在于，包括：对双有源桥式变换器的输入电压和输出电压进行采样，利用得到的输入电压和输出电压的采样值与变压器的匝数比计算电压转换比；根据所述电压转换比的最小值以及变压器的漏感值确定所述变压器的激磁电感的取值范围；将所述双有源桥式变换器的输出电压的预设期望值减去所述输出电压的采样值后得到的值输入电压控制器中的数字PI调节器，并用限幅器进行限幅，得到控制变量中的移相比；根据所述移相比确定所述双有源桥式变换器的工作模式，并根据不同工作模式对应的软开关控制条件计算占空比；将所述占空比和所述移相比输入驱动信号产生单元，产生符合双重移相控制驱动特征的八路驱动信号，并通过所述八路驱动信号对所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压的占空比、副边桥臂中点电压的占空比，以及，所述变压器原边桥臂中点电压与所述变压器副边桥臂中点电压之间的移相比进行控制，使所述双有源桥式变换器在全负载范围内实现软开关的前提下，得到较低的电流应力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述激磁电感的取值范围为其中，k
min
为所述电压转换比k的最小值，k＝nV2/V1，n为所述变压器匝比，V2为所述双有源桥式变换器的输出直流电压，V1为所述双有源桥式变换器的输入直流电压，L
k
为所述变压器漏电感的感值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述占空比的计算公式为其中，a为代数式，为φ为所述双有源桥式变换器的变压器原边桥臂中点电压u
AB
与所述双有源桥式变换器的变压器副边桥臂中点电压u
CD
之间的移相比，f
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文，覃列浓，李丽婷，许国，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：