一种非对称占空比加内移相混合控制方法技术

本发明专利技术公开一种用于双有源桥DC/DC变换器的非对称占空比加内移相混合控制方法，通过控制双有源桥DC/DC变换器的原边全桥内移相比D0和副边开关管正向占空比D两个变量来确定双有源桥DC/DC变换器的控制，由给定的约束条件与电压变比范围，通过对D0和D的计算与选取，实现功率的传输的方向与大小的控制同时将回流功率减小为零。对比现有双有源桥变换器控制方法，本发明专利技术方法在轻载时可使电路的回流功率降为零，控制策略简单，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称占空比加内移相混合控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种用于双有源桥DC/DC变换器的非对称占空比加内移相混合控制方法。

技术介绍

[0002]双有源桥变换器(DualActive Bridge Converter，DAB)可以实现功率的双向流动，功率密度和效率都很高，输入输出端之间有电气隔离、容易实现软开关。在功率传输过程中，可能存在功率回流的现象，即在某段时间电感电流与原边侧电压相位相反，该段时间传输功率为负，功率回流到电源中，在原边侧向副边侧传输的功率一定，回流功率增大时，为了补偿此功率，正向传输功率量增大，这将导致变换器功率环流以及电流应力的增大，进而也增大了功率器件、磁性元件的功率损耗，降低了变换器效率。
[0003]减小回流功率是DAB控制方面的重要研究内容，学者们先后提出了单移相控制(SinglePhase Shift，SPS)、拓展移相控制(Extended Phase Shift，EPS)、双重移相控制(Dual Phase Shift，DPS)、三重移相控制(Triple Phase Shift，TPS)等多种控制方法。在这些方法中，原边和副边开关占空比均为50％，利用原边和副边开关间的相移来控制功率流向。由于DAB工作情况多样，这些控制方式在不同的工作情况下的表现各有优劣，但均在电压比偏离1时，会出现较大的回流功率，可实现软开关的范围受到限制，在轻载时，功率回流问题更为突出，造成显著的效率损失。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
所存在的至少一技术问题，本专利技术提供一种用于双有源桥DC/DC变换器的非对称占空比加内移相混合控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种非对称占空比加内移相混合控制方法，用于双有源桥DC/DC变换器，所述方法包括：
[0007]通过控制双有源桥DC/DC变换器的原边全桥内移相比D0和副边开关管正向占空比D两个变量来确定双有源桥DC/DC变换器的控制，由给定的约束条件与电压变比范围，通过对D0和D的计算与选取，实现功率的传输的方向与大小的控制同时将回流功率减小为零。
[0008]进一步地，所述原边全桥内移相比D0和副边开关管正向占空比D的约束条件为：
[0009][0010]进一步地，所述实现功率的传输的方向与大小的控制同时将回流功率减小为零的约束条件为：
[0011](2
‑
D)2＝k(1
‑
D0)
[0012]当时，若归一化功率实现回流功率为零的D0与D通过如下公式计算得到：
[0013][0014]其中，归一化传输功率为：P'＝(1
‑
D0)2；k为电压折算变比。
[0015]进一步地，所述双有源桥DC/DC变换器包括：变压器T、原边全桥电路、原边稳压电容C1、辅助电感L、副边全桥电路、副边稳压电容C2；其中，所述原边稳压电容容C1两端接外部直流电压源V
in
并与原边全桥电路输入端并联；所述原边全桥电路输出端一端与辅助电感L串联接至变压器T原边侧的同名端，另一端与变压器T原边侧的异名端相连；所述副边稳压电容容C2两端接外部直流电压源V
out
并与副边全桥电路输入端并联；所述副边全桥电路输出端与变压器T的副边侧相连。
[0016]进一步地，所述原边全桥电路包括：
[0017]原边全桥第一桥臂支路，其由原边全桥第一开关管Q1、原边全桥第三开关管Q3串联形成；
[0018]原边全桥第二桥臂支路，其由原边全桥第二开关管Q2、原边全桥第四开关管Q4串联形成；
[0019]所述原边全桥第一桥臂支路、原边全桥第二桥臂支路与原边稳压电容C1并联；
[0020]变压器T原边侧的同名端串联辅助电感L后连接到原边全桥第一桥臂支路的中点，异名端连接到原边全桥第二桥臂支路的中点。
[0021]进一步地，所述副边全桥电路包括：
[0022]副边全桥第一桥臂支路，其由副边全桥第一开关管Q
a
、副边全桥第三开关管Q
c
串联形成；
[0023]副边全桥第二桥臂支路，其由副边全桥第二开关管Q
b
、副边全桥第四开关管Q
d
串联形成；
[0024]所述副边全桥第一桥臂支路、副边全桥第二桥臂支路与副边稳压电容C2并联；
[0025]变压器T副边侧的同名端连接到副边第一桥臂支路的中点，异名端连接到副边全桥第二桥臂支路的中点。
[0026]进一步地，所述原边全桥的四个开关管的驱动信号都是占空比为50％的方波信号；其中，原边全桥第一开关管Q1与原边全桥第三开关管Q3的信号互补；原边全桥第二开关管Q2与原边全桥第四开关管Q4的驱动信号互补；原边全桥第一桥臂支路和原边全桥第二桥臂支路之间存在内移相角；且原边全桥第二桥臂支路滞后于原边全桥第一桥臂支路；滞后大小为内移相比D0。
[0027]进一步地，所述副边全桥第一开关管Q
a
与副边全桥第三开关管Q
c
的信号互补；副边全桥第二开关管Q
b
与副边全桥第四开关管Q
d
的驱动信号互补；其中，副边全桥第一开关管Q
a
与副边全桥第二开关管Q
b
的驱动信号都是正向占空比为D且可调的方波信号；且副边全桥第二桥臂支路滞后于副边全桥第一桥臂支路；原边全桥第一开关管Q1与副边全桥第一开关管Q
a
同时开通，副边全桥第一开关管Q
a
与副边全桥第四开关管Q
d
同时关断。
[0028]进一步地，令稳态时一个周期内开始的时刻为t0，Q4开通的时刻为t1，Q
d
开通的时刻为t2，Q1关断的时刻为t3，Q
a
和Q
d
关断的时刻为t4，Q4关断的时刻为t5，一个周期结束的时刻为t6，各开关管之间的相位差为：t1‑
t0＝D0T/2，t4‑
t0＝DT/2，t6‑
t0＝T其中，内移相比为D0，
占空比为D，T为开关管的一个工作周期。
[0029]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0030]本专利技术通过双有源桥变换器的非对称占空比加内移相混合控制方法，通过时域分析，在双有源桥变换器轻载的工作情况下，在控制功率传输的方向和大小的同时将回流功率降为零，有效提升了双有源桥变换器的效率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例提供的双有源桥DC/DC变换器的电路结构图；
[0032]图2为本专利技术实施例提供的双有源桥DC/DC变换器等效到原边的简化电路图；
[0033]图3为双有源桥DC/DC变换器的非对称占空比加内移相混合控制工作原理图波形图；
[0034]图4为本专利技术实施例中非对称占空比加内移相混合控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称占空比加内移相混合控制方法，用于双有源桥DC/DC变换器，其特征在于，所述方法包括：通过控制双有源桥DC/DC变换器的原边全桥内移相比D0和副边开关管正向占空比D两个变量来确定双有源桥DC/DC变换器的控制，由给定的约束条件与电压变比范围，通过对D0和D的计算与选取，实现功率的传输的方向与大小的控制同时将回流功率减小为零。2.如权利要求1所述的非对称占空比加内移相混合控制方法，其特征在于，所述原边全桥内移相比D0和副边开关管正向占空比D的约束条件为：3.如权利要求1或2所述的非对称占空比加内移相混合控制方法，其特征在于，所述实现功率的传输的方向与大小的控制同时将回流功率减小为零的约束条件为：(2
‑
D)2＝k(1
‑
D0)当时，若归一化功率实现回流功率为零的D0与D通过如下公式计算得到：其中，归一化传输功率为：P'＝(1
‑
D0)2；k为电压折算变比。4.如权利要求1所述的非对称占空比加内移相混合控制方法，其特征在于，所述双有源桥DC/DC变换器包括：变压器T、原边全桥电路、原边稳压电容C1、辅助电感L、副边全桥电路、副边稳压电容C2；其中，所述原边稳压电容容C1两端接外部直流电压源V
in
并与原边全桥电路输入端并联；所述原边全桥电路输出端一端与辅助电感L串联接至变压器T原边侧的同名端，另一端与变压器T原边侧的异名端相连；所述副边稳压电容容C2两端接外部直流电压源V
out
并与副边全桥电路输入端并联；所述副边全桥电路输出端与变压器T的副边侧相连。5.如权利要求4所述的非对称占空比加内移相混合控制方法，其特征在于，所述原边全桥电路包括：原边全桥第一桥臂支路，其由原边全桥第一开关管Q1、原边全桥第三开关管Q3串联形成；原边全桥第二桥臂支路，其由原边全桥第二开关管Q2、原边全桥第四开关管Q4串联形成；所述原边全桥第一桥臂支路、原边全桥第二桥臂支路与原边稳压电容C1并联；变压器T原边侧的同名端串联辅助电感L后连接到原边全桥第一桥臂支路的中点，异名端连接到原边全桥第二桥臂支路的中点。6.如权利要求5所述的非对称占空比加内移相混合控制方法，其特征在于，所述副边全桥电路包括：副边全桥第一桥臂支路，其由副边全桥第一开关管Q
a

【专利技术属性】
技术研发人员：舒杰，解非，王浩，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：