CN103516224A - 一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，属于电力电子技术领域；该方法包括以下步骤：设置变换器中八个开关管的驱动脉冲均为方波；设置第一和第二全桥中第一和第三开关管的驱动脉冲分别与第二和第四开关管的驱动脉冲互补；设置第一全桥中第一和第二开关管的驱动脉冲分别相对于第四和第三开关管的驱动脉冲有一个移相角D1，同样的，设置第二全桥中开关管的驱动脉冲有一个移相角D2；设置第一全桥中第一和第二开关管的驱动脉冲分别相对于第二全桥中对应开关管的驱动脉冲有一个移相角D3；通过调节3个移相角控制该变换器的输出电压以及传输功率的大小和流向。本发明可以减小该变换器的电压和电流应力，减小环流，提高效率。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及到双主动全桥直流变换器，特别涉及一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法。
背景技术
已有的双主动全桥直流变换器是一可以二象限运行的直流变换器，其结构如图1所示，主要包括：二个全桥变换器（H1、H2）、一个辅助电感（L）、一个隔离变压器（T）及二个直流滤波电容（C1、C2）。由于其在功能上相当于2个单向直流变换器，所以能大幅度减小系统体积、重量和成本，在直流电机驱动、不间断电源和电动汽车等需要进行能量双向流动的场合应用广泛。
为了实现双主动全桥直流变换器的输出电压以及传输功率的大小和流向的控制，通常有两种方式。一种是直流变压控制，通过全桥逆变把直流逆变成交流，经高频变压器后，再通过全桥整流把交流变成直流电压，由于全桥逆变器的交流输出电压有效值只能低于直流侧电压，所以它的升压能力往往取决于变压器变比，调压范围受到限制。另一种是移相控制，它通过控制两个全桥变换器的驱动脉冲，在变压器原边和副边产生具有相移的方波信号，通过对方波移相角的调节便可以调节功率的大小和流向。这种控制方式由于容易实现软开关、系统惯性小、动态响应快等优点引起广泛关注。但该方法中，主要是通过变压器漏感（或少量串联电感）传递能量，在输入输出电压幅值不匹配时，变换器的功率环流和电流应力会大大增加，进而也增大了功率器件、磁性元件的损耗，降低变换器效率。
为了改进上述传统控制方法的缺点，有文献提出了一种PWM加相移控制，但是该方法针对的电路结构已经不是双主动全桥直流变换器。另外，也有文献提出了双移相控制和扩展移相控制等混合移相控制方法来改进变换器特性，双移相控制主要是通过在双主动全桥直流变换器的两个全桥内部增加一个相同的内移相角，扩展移相控制主要是通过在双主动全桥直流变换器的一个全桥内部增加一个内移相角，但是这些控制方法均只存在两个移相角，对变换器性能改进有限，调节灵活性也不够。
发明内容
本发明的目的是为解决上述的技术问题,提出一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，本发明可减小双主动全桥直流变换器的电压和电流应力，减小环流，提高效率。
本发明采取的技术方案如下：
一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤:
1）将双主动全桥直流变换器中的八个开关管的驱动脉冲（S1、S2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4）均设置为占空比为50%的方波；
2）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第三开关管的驱动脉冲（S3）分别与第二开关管的驱动脉冲（S2）和第四开关管的驱动脉冲（S4）互补，第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第三开关管的驱动脉冲（Q3）分别与第二开关管的驱动脉冲（Q2）互补和第四开关管的驱动脉冲（Q4）互补；
3）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第二开关管的驱动脉冲（S2）分别相对于第四开关管的驱动脉冲（S4）和第三开关管的驱动脉冲（S3）有一个移相角D1；
4）设置第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第二开关管的驱动脉冲（Q2）分别相对于第四开关管的驱动脉冲（Q4）和第三开关管的驱动脉冲（Q3）有一个移相角D2；
5）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第二开关管的驱动脉冲（S2）分别相对于第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第二开关管的驱动脉冲（Q2）有一个移相角D3；
6）通过调节移相角D1、D2和D3控制双主动全桥直流变换器的输出电压以及传输功率的大小和流向。
所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D1大于等于0度，小于等于180度；
所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D2大于等于0度，小于等于180度；
所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D3大于等于0度，小于等于180度；
采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：
1）通过在两个全桥变换器的内部引入移相角，使得变换器在移相角的范围内，回流功率为零，进而在传输功率一定时，变换器具有更小的电流应力及通态损耗，提高效率。
2）通过三个移相角的引入，使得变换器传输功率的调节范围由单纯的曲线变为区域，调节范围扩大，灵活性增强。
附图说明
图1是本发明方法控制的双主动全桥直流变换器的拓扑结构示意图。
图2是本发明用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法示意图。
图3是采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器的交流环节波形图。
图4是采用本发明实施例的混合移相控制方法时双主动全桥直流变换器的交流环节波形图。
具体实施方式
下面结合本发明的技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
本发明中的双主动全桥直流变换器的拓扑结构如图1所示。该变换器主要由两个全桥变换器H1和H2，二个直流滤波电容C1和C2，一个高频电感L和一个高频隔离变压器T组成；其中，两个全桥变换器由8个开关管组成，两个开关管的驱动脉冲分别为S1、S2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4。
本发明的系统实施例中两个直流滤波电容C1和C2均为2200μF，辅助电感L为0.2mH，变压器变比为2，开关管的开关频率为10kHz，根据不同的应用，也可以取其它值。
本发明的用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法实施例如图2所示。该控制方法包括以下步骤:
1）将双主动全桥直流变换器中的八个开关管的驱动脉冲S1、S2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4均设置为占空比为50%的方波；
2）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲S1和第三开关管的驱动脉冲S3分别与第二开关管的驱动脉冲S2和第四开关管的驱动脉冲S4互补，第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲Q1和第三开关管的驱动脉冲Q3分别与第二开关管的驱动脉冲Q2互补和第四开关管的驱动脉冲Q4互补；
3）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲S1和第二开关管的驱动脉冲S2分别相对于第四开关管的驱动脉冲S4和第三开关管的驱动脉冲S3有一个移相角D1；
4）设置第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲Q1和第二开关管的驱动脉冲Q2分别相对于第四开关管的驱动脉冲Q4和第三开关管的驱动脉冲Q3有一个移相角D2；
5）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲S1和第二开关管的驱动脉冲S2分别相对于第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲Q1和第二开关管的驱动脉冲Q2有一个移相角D3；
6）通过调节移相角D1、D2和D3控制双主动全桥直流变换器的输出电压以及传输功率的大小和流向。
在图2中，所述的移相角D1为63度；
在图2中，所述的移相角D2为50度；
在图2中，所述的移相角D3为40度；
如图3所示给出了采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器的交流环节波形，从图中可以第一全桥变换器H1和第二全桥变换器H2的交流输出电压vh1和vh2均为二电平波形，且电流应力较大。
如图4所示给出了采用本实施例的混合移相控制方法时双主动全桥直流变换器的交流环节波形，从图中可以第一全桥变换器H1和第二全桥变换器H2的交流输出电压vh1和vh2均为三电平波形，第一全桥变换器H1的交流输出电压vh1中存在移相角D1，第二全桥变换器H2的交流输出电压vh2中存在移相角D2，第一全桥变换器H1的交流输出电压vh1和第二全桥变换器H2的交流输出电压vh2之间存在移相角D3，由于在内移相角D1和D3范围内两个全桥变换器的交流输出电压均为0，所以在此范围内回流功率也为0，因此混合移相控制方法相比传统移相控制方法具有更小的电流应力，进而也导致损耗减小，提高效率。另外，由于内移相角D1和D3均可以在0到180度范围内调节，因此相比传统移相控制方法的单个控制变量，混合移相控制方法的调节范围扩大，灵活性增强。
Claims (4)
1.一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤:
1）将双主动全桥直流变换器中的八个开关管的驱动脉冲（S1、S2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4）均设置为占空比为50%的方波；
2）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第三开关管的驱动脉冲（S3）分别与第二开关管的驱动脉冲（S2）和第四开关管的驱动脉冲（S4）互补，第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第三开关管的驱动脉冲（Q3）分别与第二开关管的驱动脉冲（Q2）互补和第四开关管的驱动脉冲（Q4）互补；
3）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第二开关管的驱动脉冲（S2）分别相对于第四开关管的驱动脉冲（S4）和第三开关管的驱动脉冲（S3）有一个移相角D1；
4）设置第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第二开关管的驱动脉冲（Q2）分别相对于第四开关管的驱动脉冲（Q4）和第三开关管的驱动脉冲（Q3）有一个移相角D2；
5）设置第一全桥变换器H1中的第一开关管的驱动脉冲（S1）和第二开关管的驱动脉冲（S2）分别相对于第二全桥变换器H2中的第一开关管的驱动脉冲（Q1）和第二开关管的驱动脉冲（Q2）有一个移相角D3；
6）通过调节移相角D1、D2和D3控制双主动全桥直流变换器的输出电压以及传输功率的大小和流向。
2.如权利要求1所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D1大于等于0度，小于等于180度。
3.如权力要求1所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D2大于等于0度，小于等于180度。
4.如权力要求1所述一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D3大于等于0度，小于等于180度。
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