【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于双向dc/dc变换器领域，更具体地，涉及一种dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法及系统。
技术介绍
1、在包含储能环节的dc/dc变换器中，双有源桥(dual active bridge，dab)变换器以其出色的性能得到了广泛应用。dab变换器依靠电感实现功率传输，根据伏秒平衡原理，稳态时平均电感电流应该为零。然而，由于半导体器件参数的不一致、门极驱动信号的延迟差异、负载的突然变化、控制指令的更新，都将导致实际运行中dab变换器中电感电流出现直流偏置。暂态直流偏置分量大，容易使电感电流出现很大的瞬时过流，严重损害开关管的过流能力。直流偏置的自然消除依赖于线路中的等效串联电阻，其过渡时间长，很容易导致变压器和电感的饱和，从而危害dab变换器的可靠运行和快速性能。
2、目前研究大多集中于dab变换器功率单向变化的工况，实际上，dab变换器在功率反向时所产生的电感电流和励磁电感的直流偏置成分更大，瞬时过流值更大，变压器和电感更容易饱和，严重危害着dab变换器的可靠运行。此外，目前对功率反向下直流偏置的抑制研究仅仅局限于单移相调制，无法适应工程实际中对于稳态优化的需要，迫切需要在更高调制自由度上研究直流偏置的抑制措施。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法及系统，其目的在于解决dab变换器功率反向时出现的严重的直流偏置问题，且提高其适用范围。
2、为实现上述目的，按照本专利技术
3、更进一步地，所述预设优化目标为回流功率最小、所述dab变换器中电感电流峰值最小或所述dab变换器中电感电流有效值最小。
4、更进一步地，双移相调制下，所述计算dab变换器功率反向前的移相比以及功率反向后的移相比，包括：计算dab变换器功率反向前的外移相比d2和功率反向后的外移相比d2*；根据所述dab变换器所处的工作模式，计算满足预设优化目标下所述dab变换器功率反向前的内移相比d1和功率反向后的内移相比d1*。
5、更进一步地，当所述预设优化目标为回流功率最小时：所述工作模式为降压模式时，d1、d1*分别为：
6、d1＝d2
7、d1*＝d2*
8、所述工作模式为升压模式时，d1、d1*分别为：
9、
10、
11、其中，v1、v2分别为所述dab变换器中高频变压器的原边输入电压、副边输出电压，n为所述高频变压器的变比。
12、更进一步地，所述给定取值范围包括v1、nv2、v1+nv2、v1-nv2、nv2-v1五种取值，其中，v1、v2分别为所述dab变换器中高频变压器的原边输入电压、副边输出电压，n为所述高频变压器的变比。
13、更进一步地，当所述工作模式为降压模式时，所述过渡阶段时长为0.5t，所述伏秒sx由电压矢量v1+nv2和电压矢量v1-nv2按时间顺序组成，电压矢量v1+nv2的作用时间为dt，电压矢量v1-nv2的作用时间为0.5t-dt，d为：
14、
15、其中，t为开关周期，d为时长占比，m为所述dab变换器的电压转换比，m＝nv2/v1，m≤1，d2为dab变换器功率反向前的外移相比，d2*为dab变换器功率反向后的外移相比。
16、更进一步地，当所述工作模式为升压模式时，所述过渡阶段时长为0.5t，所述伏秒sx由电压矢量v1+nv2和电压矢量nv2-v1按时间顺序组成，电压矢量v1+nv2的作用时间为dt，电压矢量nv2-v1的作用时间为0.5t-dt，d为：
17、
18、其中，t为开关周期，d为时长占比，m为所述dab变换器的电压转换比，m＝nv2/v1，m＞1，d2为dab变换器功率反向前的外移相比，d2*为dab变换器功率反向后的外移相比。
19、更进一步地，所述dab变换器中高频变压器原边侧的两个桥臂中点之间连接有电感；所述控制dab变换器的各开关管，包括：根据所述dab变换器所处的工作模式控制dab变换器的各开关管，以令过渡阶段所述电感两端的电压与所述伏秒sx中的电压矢量保持一致。
20、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种dab变换器功率反向时的直流偏置抑制系统，包括：dab变换器和控制器，所述控制器用于执行如上所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，以控制所述dab变换器。
21、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
22、(1)提供一种dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，基于单移相调制或满足预设优化目标的双移相调制或三移相调制，在功率反向前后之间的过渡阶段设置插入满足伏秒平衡的多个电压矢量，通过控制各电压矢量的幅值和作用时间(辅助移相比d)的大小来消除功率反向时的直流偏置，该方法计算量小、适用不同的场景，不涉及查表等复杂手段，简单实用且成本低；
23、(2)给出了回流功率最小优化目标下的具体设计，在过渡过程中，仅只需引入一个辅助变量d，就可以实现功率反向下直流偏置的消除，无需引入其它过渡变量，控制简单；同时，电压矢量的选择考虑了开关管驱动脉冲的生成顺序与反向前后的连贯性，有效降低了软件层面实施的复杂性；
24、(3)给出了一种过渡阶段时长为0.5t、仅包含两段电压矢量的sx，在实现预设优化目标和直流偏置抑制的前提下，避免频繁切换开关管而损坏dab变换器，保证dab变换器的可靠运行。
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1.一种DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，所述预设优化目标为回流功率最小、所述DAB变换器中电感电流峰值最小或所述DAB变换器中电感电流有效值最小。
3.如权利要求1所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，双移相调制下，所述计算DAB变换器功率反向前的移相比以及功率反向后的移相比，包括：
4.如权利要求3所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，当所述预设优化目标为回流功率最小时：
5.如权利要求1-4任一项所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，所述给定取值范围包括V1、nV2、V1+nV2、V1-nV2、nV2-V1五种取值，其中，V1、V2分别为所述DAB变换器中高频变压器的原边输入电压、副边输出电压，n为所述高频变压器的变比。
6.如权利要求5所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，当所述工作模式为降压模式时，所述过渡阶段时长为0.5
7.如权利要求5所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，当所述工作模式为升压模式时，所述过渡阶段时长为0.5T，所述伏秒Sx由电压矢量V1+nV2和电压矢量nV2-V1按时间顺序组成，电压矢量V1+nV2的作用时间为dT，电压矢量nV2-V1的作用时间为0.5T-dT，d为：
8.如权利要求1所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，所述DAB变换器中高频变压器原边侧的两个桥臂中点之间连接有电感；所述控制DAB变换器的各开关管，包括：
9.一种DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制系统，其特征在于，包括：DAB变换器和控制器，所述控制器用于执行如权利要求1-8任一项所述的DAB变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，以控制所述DAB变换器。
...【技术特征摘要】
1.一种dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，所述预设优化目标为回流功率最小、所述dab变换器中电感电流峰值最小或所述dab变换器中电感电流有效值最小。
3.如权利要求1所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，双移相调制下，所述计算dab变换器功率反向前的移相比以及功率反向后的移相比，包括：
4.如权利要求3所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，当所述预设优化目标为回流功率最小时：
5.如权利要求1-4任一项所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于，所述给定取值范围包括v1、nv2、v1+nv2、v1-nv2、nv2-v1五种取值，其中，v1、v2分别为所述dab变换器中高频变压器的原边输入电压、副边输出电压，n为所述高频变压器的变比。
6.如权利要求5所述的dab变换器功率反向时的直流偏置抑制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张燚，刘才丰，邹旭东，朱东海，康勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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