【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及dc-dc双向变换器技术，具体涉及一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法及装置。
技术介绍
1、由于可再生能源具有固有的波动性和间歇性，例如太阳能发电会受到光照的影响，风能发电会受到风速的影响，这对新型发配电系统的性能提出了更高的要求。在微电网电动汽车、混合动力储能等新型发配电系统中，承担电能变换的各种接口变换器，是决定可再生能源发电发展的关键技术之一。其中，作为连接不同电压等级直流母线、直流母线与储能系统、直流母线与直流负载之间的关键接口设备，高性能dc-dc变换器的研究至关重要。它能通过高频变压器实现输入和输出之间的隔离，还具有能量双向流动、易于实现零电压开关、功率密度高等优点，在固态变压器、储能系统等场合得到了广泛的研究与应用。
2、对于双有源桥变换器来说，传统单移相调制下变换器存在很多问题，例如较大的电流应力会造成额外的开关损耗，并且对相关元器件要求较高，变换器运行不稳定，较大的回流功率也会造成额外的损耗，降低了变换器运行效率，争对以上问题，如何提高变换器效率是一个重要研究方向。
技术实现思路
1、为了改进双有源桥变换器效电流应力、回流功率与软开关效果等效率目标，本专利技术提供一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法及装置，以提升现有技术下dab变换器的软开关的范围与效率。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，包括：
4、建立dab变换器的三重移
5、通过建立约束条件，并结合代价函数，对目标移相控制模式下标幺化的回流功率及电流应力标幺化进行最小值优化，得到进行目标移相控制模式下的最优移相比控制策略；根据目标移相控制模式下的最优移相比控制策略，确定最优移相比公式、电流应力随传输功率的最优解表达式、回流功率随传输功率变换的表达式；
6、根据回流功率随传输功率变换的表达式确定变换器的回流功率范围，根据电流应力随传输功率的最优解表达式确定变换器的电流应力最小值范围；根据变换器的电流应力最小值范围、回流功率范围确定输入电压、输出电压、输出电流和最终目标输出电压；根据输入电压、输出电压、输出电流和最终目标输出电压及结合最优移相比公式输出驱动脉冲，以利用驱动脉冲对dab变换器进行电流应力与回流功率的优化。
7、进一步地，建立dab变换器的三重移相控制下的多个模式，包括：对于dab变换器的三重移相控制，电压传输比根据三个移相角占比d1、d2、d3，将运行模式分为八种；当k＞1时，变换器为正向传输，当k＜1时，变换器为反向传输；当变换器反向传输时，输入电压u1和输出电压u2互换，进行正向传输的计算；多个模式如下：
8、
9、其中，u1为输入电压，u2为输出电压，d2为外移相角占比，是开关管s1与开关管q1之间的移相量，其范围为[-1,1]，d1和d3为两侧全桥移相角占比，d1是开关管s1与开关管s4之间的移相量，d3是开关管q1与开关管q4之间的移相量，d1、d3均定义为正，其范围为[0,1]。
10、进一步地，计算开关管在三重移相控制下各模式的零电压开通约束条件，包括：根据零电压开通条件，确定各模式中部分模式的零电压开通约束条件；其中，零电压开通条件为对于开关管s1、开关管s4、开关管q2、开关管q3的脉冲上升沿，电感电流il＜0；对于开关管s2、开关管s3、开关管q1、开关管q4的脉冲上升沿，电感电流il＞0；
11、各模式中部分模式的零电压开通约束条件为：
12、
13、式中，k为电压传输比，u1为输入电压，u2为输出电压，il为电感电流，ths为半个开关周期，d2为外移相角占比，是开关管s1与开关管q1之间的移相量，其范围为[-1,1]，d1和d3为两侧全桥移相角占比，d1是开关管s1与开关管s4之间的移相量，d3是开关管q1与开关管q4之间的移相量，d1、d3均定义为正，其范围为[0,1]。
14、进一步地，计算三重移相控制下第1模式-第3模式、第5模式-第7模式的传输功率标幺化与电流应力标幺值，包括：由周期内dab变换器的传输功率计算各个模式的传输功率标幺值，uab为全桥h1的等效交流输出电压；
15、当电感电流il的峰值出现在原点处时，计算第1模式、第2模式、第3模式、第5模式、第6模式、第7模式下的电流应力标幺值：
16、
17、
18、
19、
20、式中，pn为最大传输功率，n为变压器原边与副边的匝数比，u1为输入电压，u2为输出电压，fs为频率，lr为电感值，p0为传输功率标幺值，p为传输功率，ipk为电流应力，in为最大电流应力，i0为电流应力标幺值,k为电压传输比，d2为外移相角占比，是开关管s1与开关管q1之间的移相量，其范围为[-1,1]，d1和d3为两侧全桥移相角占比，d1是开关管s1与开关管s4之间的移相量，d3是开关管q1与开关管q4之间的移相量，d1、d3均定义为正，其范围为[0,1]。
21、进一步地，各模式包括第1模式、第2模式、第3模式、第4模式、第5模式、第6模式、第7模式、第8模式；目标移相控制模式包括：第1模式、第2模式、第3模式、第5模式，其目标移相控制模式下标幺化的回流功率为：
22、
23、式中，q为标幺化的回流功率，k为电压传输比，u1为输入电压，u2为输出电压，d2为外移相角占比，是开关管s1与开关管q1之间的移相量，其范围为[-1,1]，d1和d3为两侧全桥移相角占比，d1是开关管s1与开关管s4之间的移相量，d3是开关管q1与开关管q4之间的移相量，d1、d3均定义为正，其范围为[0,1]。
24、进一步地，通过建立约束条件，结合代价函数对电流应力标幺化与标幺化的回流功率进行最小值优化，包括：以电流应力标幺化为目标，给定传输功率、模式划分条件、软开关条件、优化约束条件并结合代价函数：
25、yi(x)≤0,i＝1,2,…
26、
27、μimi(x)≤0,μi＝0
28、
29、式中，x＝(d1,d2,d3)为相角的解集，p0为在x解集情况下的传输功率，yi(x)为软开关约束条件集合，为给定传输功率，x＝(d1,d2,d3)为优化问题的解集，mi(x)是模式划分条件和软开关条件合集，μi为约束条件算子，λ为代价函数，dn表示移相比，j表示工作模式，pj表示不同模式下的传输功率，gj表示不同模式下的电流应力标幺化。
30、进一步地，最优移相比控制策略包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，建立DAB变换器的三重移相控制下的多个模式，包括：对于DAB变换器的三重移相控制，电压传输比根据三个移相角占比D1、D2、D3，将运行模式分为八种；当k>1时，变换器为正向传输，当k＜1时，变换器为反向传输；当变换器反向传输时，输入电压U1和输出电压U2互换，进行正向传输的计算；多个模式如下：
3.如权利要求1所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，计算开关管在三重移相控制下各模式的零电压开通约束条件，包括：根据零电压开通条件，确定各模式中部分模式的零电压开通约束条件；其中，零电压开通条件为对于开关管S1、开关管S4、开关管Q2、开关管Q3的脉冲上升沿，电感电流iL＜0；对于开关管S2、开关管S3、开关管Q1、开关管Q4的脉冲上升沿，电感电流iL>0；
4.如权利要求1所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，计算三重移相控制下第1模式、第2模式、
5.如权利要求1所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，各模式包括第1模式、第2模式、第3模式、第4模式、第5模式、第6模式、第7模式、第8模式；目标移相控制模式包括：第1模式、第2模式、第3模式、第5模式，其目标移相控制模式下标幺化的回流功率为：
6.如权利要求5所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，通过建立约束条件，结合代价函数对电流应力标幺化与标幺化的回流功率进行最小值优化，包括：以电流应力标幺化为目标，给定传输功率、模式划分条件、软开关条件、优化约束条件并结合代价函数：
7.如权利要求6所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，最优移相比控制策略包括最优移相比、传输功率标幺值、电流应力最小值，目标移相控制模式的最优移相比控制策略为：
8.如权利要求6所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，最优移相比公式为：
9.如权利要求4所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化方法，其特征在于，根据输入电压、输出电压、输出电流和最终目标输出电压及结合最优移相比公式输出驱动脉冲，以利用驱动脉冲对DAB变换器进行电流应力与回流功率的优化，包括：
10.一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，所述模型建立模块中，建立DAB变换器的三重移相控制下的多个模式，包括：对于DAB变换器的三重移相控制，电压传输比根据三个移相角占比D1、D2、D3，将运行模式分为八种；当k>1时，变换器为正向传输，当k＜1时，变换器为反向传输；当变换器反向传输时，输入电压U1和输出电压U2互换，进行正向传输的计算；多个模式如下：
12.根据权利要求10所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，所述模型建立模块中，计算开关管在三重移相控制下各模式的零电压开通约束条件，包括：根据零电压开通条件，确定各模式中部分模式的零电压开通约束条件；其中，零电压开通条件为对于开关管S1、开关管S4、开关管Q2、开关管Q3的脉冲上升沿，电感电流iL＜0；对于开关管S2、开关管S3、开关管Q1、开关管Q4的脉冲上升沿，电感电流iL>0；
13.如权利要求10所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，所述模型建立模块中，计算三重移相控制下第1模式、第2模式、第3模式、第5模式、第6模式、第7模式的传输功率标幺化与电流应力标幺值，包括：由周期内DAB变换器的传输功率计算各个模式的传输功率标幺值，Uab为全桥H1的等效交流输出电压；
14.如权利要求10所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，各模式包括第1模式、第2模式、第3模式、第4模式、第5模式、第6模式、第7模式、第8模式；目标移相控制模式包括：第1模式、第2模式、第3模式、第5模式，其目标移相控制模式下标幺化的回流功率为：
15.如权利要求14所述的一种基于软开关的DAB变换器多目标优化装置，其特征在于，所述优化模块中，通过建立约束条件，结合代价函数对电流应力标幺化与标幺化的回流功率...
【技术特征摘要】
1.一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，建立dab变换器的三重移相控制下的多个模式，包括：对于dab变换器的三重移相控制，电压传输比根据三个移相角占比d1、d2、d3，将运行模式分为八种；当k>1时，变换器为正向传输，当k＜1时，变换器为反向传输；当变换器反向传输时，输入电压u1和输出电压u2互换，进行正向传输的计算；多个模式如下：
3.如权利要求1所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，计算开关管在三重移相控制下各模式的零电压开通约束条件，包括：根据零电压开通条件，确定各模式中部分模式的零电压开通约束条件；其中，零电压开通条件为对于开关管s1、开关管s4、开关管q2、开关管q3的脉冲上升沿，电感电流il＜0；对于开关管s2、开关管s3、开关管q1、开关管q4的脉冲上升沿，电感电流il>0；
4.如权利要求1所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，计算三重移相控制下第1模式、第2模式、第3模式、第5模式、第6模式、第7模式的传输功率标幺化与电流应力标幺值，包括：由周期内dab变换器的传输功率计算各个模式的传输功率标幺值，uab为全桥h1的等效交流输出电压；
5.如权利要求1所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，各模式包括第1模式、第2模式、第3模式、第4模式、第5模式、第6模式、第7模式、第8模式；目标移相控制模式包括：第1模式、第2模式、第3模式、第5模式，其目标移相控制模式下标幺化的回流功率为：
6.如权利要求5所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，通过建立约束条件，结合代价函数对电流应力标幺化与标幺化的回流功率进行最小值优化，包括：以电流应力标幺化为目标，给定传输功率、模式划分条件、软开关条件、优化约束条件并结合代价函数：
7.如权利要求6所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，最优移相比控制策略包括最优移相比、传输功率标幺值、电流应力最小值，目标移相控制模式的最优移相比控制策略为：
8.如权利要求6所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，最优移相比公式为：
9.如权利要求4所述的一种基于软开关的dab变换器多目标优化方法，其特征在于，根据输入电压、输出电压、输出电流和最终目标输出电压及结合最优移相比公式输出驱动脉冲，以利用驱动脉冲对dab变换器进行电流应力与回流功率的优化，包括：
10.一种基于软开关的dab变换器多目标优化装置，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈权，廖允庆，丁津津，李国丽，惠慧，汪勋婷，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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