CN104467434A - 一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法 - 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暂态移相控制方法，属于电力电子技术领域；该方法包括，在稳态期间，将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为50％的方波vh1，相位固定；将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为占空比为50％的方波vh2，方波vh2和vh1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相角；暂态时，移相角从第一开关周期T1的移相角D1变化到第二开关周期T2的移相角D2，在第二开关周期T2中，调整方波vh2的上升沿(或下降沿)与方波vh1的上升沿(或下降沿)之间的移相角为D20，调整方波vh2的下降沿(或上升沿)与方波vh1的下降沿(或上升沿)具有移相角D2。本发明可以减小电流冲击，并加快动态响应速度。

Description

一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法
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暂态移相控制方法。
背景技术
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。其拓朴结构如图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。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。
目前，国内外对于双主动全桥直流变换器的研究方向主要在基本特性、拓扑结构和软开关解决方案、控制方法以及硬件设计和优化等方面，这些研究多集中在稳态移相控制方法的基础上，对于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法的研究并不多。在这些研究中，通常认为一个开关周期内变压器两端电压的伏秒积为零。在这一前提下，变压器电流不产生直流偏置，也不会有很大的电流冲击。在稳态过程中，双主动全桥直流变换器可以满足上述前提，但是在暂态过程中，无法严格满足这一前提。尤其当移相角度发生变化时，在两个开关周期之间，变压器两端的电压并不对称，进而导致了变压器两端电压的伏秒积不为0，也导致了直流偏置现象的产生。
为了抑制直流偏置，有文献采用在变压器中串联电容的方案，但是电容中将流过双主动全桥直流变换器的额定电流，温度升高明显，也会带来较大的功率损耗，降低效率。并且在大功率应用场合，电容也增大了变换器的体积和成本。
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暂态移相控制方法，不采用任何辅助元件，仅通过控制的优化来消除双主动全桥直流变换器的暂态直流偏置、减小电流冲击、加快动态响应速度。
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暂态移相控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
在稳态期间，将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为50％的方波vh1，相位固定；将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为占空比为50％的方波vh2，该方波vh2和vh1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相角；
在暂态时，当方波vh2和vh1移相角从第一开关周期T1的移相角D1变化到第二开关周期T2的移相角D2时，在第二开关周期T2中，调整方波vh2的上升沿(或下降沿)与方波vh1的上升沿(或下降沿)之间的移相角为D20，调整方波vh2的下降沿(或上升沿)与方波vh1的下降沿(或上升沿)具有移相角D2；通过调节移相角D20便可以消除双主动全桥直流变换器在暂态时的直流偏置，减小电流冲击，并加快动态响应速度。
所述的移相角D20等于(D1+D2)/2。
所述的移相角D1大于等于-90度，小于等于90度；
所述的移相角D2大于等于-90度，小于等于90度；
采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：
暂态过程中，通过调整第二开关周期的移相角分别作用于第二全桥交流侧方波的上、下沿，使得变压器两端的电压仍然对称，进而导致变压器两端的伏秒积为0，消除了直流偏置，减小了电流冲击，并且提高了动态响应速度。
附图说明
图1是双主动全桥直流变换器的拓扑结构图。
图2是本发明用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法示意图。
图3是本发明的实施例中采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实验波形图。
图4是本发明的实施例中采用暂态移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实验波形图。
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。
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0.18mH，开关管的开关频率为20kHz。
本发明的用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法如图2所示。iL是高频电感L中流过的电流。T1为第一开关周期，T2为第二开关周期；t0时刻以前，双主动全桥直流变换器以移相角D1稳态工作。t0到t1时刻之间为移相角暂态调整时间。t1时刻之后，双主动全桥直流变换器的移相角变化为D2。Ths是稳态时的半个开关周期，Ths0’、Ths0”为暂态调整时刻的前后两个半个开关周期。该控制方法包括：
在稳态期间，将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为50％的方波vh1，相位固定；将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为占空比为50％的方波vh2，且方波vh2和vh1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相角；
暂态时，当方波vh2和vh1移相角从第一开关周期T1的移相角D1变化到第二开关周期T2的移相角D2时，在第二开关周期T2中，调整方波vh2的上升沿(或下降沿)与方波vh1的上升沿(或下降沿)之间的移相角为D20，调整方波vh2的下降沿(或上升沿)与方波vh1的下降沿(或上升沿)具有移相角D2；通过调节移相角D20便可以消除双主动全桥直流变换器在暂态时的直流偏置，减小电流冲击，并加快动态响应速度。
本实施例的方法中：所述的移相角D20等于36度；所述的移相角D1等于18度；所述的移相角D2等于54度。
如图3所示给出了本实施例中采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实验波形。图3中t0时刻以前，双主动全桥直流变换器一直以18度的移相角稳态工作；t0时刻之后，双主动全桥直流变换器的移相角变化为54度。虚线框中给出了在移相角变化时的暂态放大图，由于没有进行脉冲调整，t0到t1时刻的移相角为54度，可以看出移相角变化时，t0到t1时刻变压器电流iL上升很大，使得变压器中产生了直流偏置现象，并且电流最大值增大，对变换器造成了很大的电流冲击，危及开关器件的安全运行。
如图4所示给出了实施例中采用暂态移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实验波形。图4中t0时刻以前，双主动全桥直流变换器一直以18度的移相角稳态工作。虚线框中给出了在移相角变化时的暂态放大图，为了改进双主动全桥直流变换器的暂态特性，将t0到t1时刻的移相角调整为36度，t1时刻之后双主动全桥直流变换器的移相角再以54度的移相角稳态工作。图中可以看出，相比图4的传统移相控制方法，t0到t1时刻变压器电流iL上升并不大，变压器中的直流偏置被消除了，电流冲击减小了，并且电流在半个周期内就恢复了平衡。

Claims (4)

1.一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
在稳态期间，将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为50％的方波vh1，相位固定；将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为占空比为50％的方波vh2，方波vh2和vh1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相角；
在暂态时，当方波vh2和vh1移相角从第一开关周期T1的移相角D1变化到第二开关周期T2的移相角D2时，在第二开关周期T2中，调整方波vh2的上升沿或下降沿与方波vh1的上升沿或下降沿之间的移相角为D20，调整方波vh2的下降沿或上升沿与方波vh1的下降沿或上升沿具有移相角D2；通过调节移相角D20消除双主动全桥直流变换器在暂态时的直流偏置，减小电流冲击，并加快动态响应速度。
2.如权利要求1所述的一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D20等于(D1+D2)/2。
3.如权利要求1所述一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D1大于等于-90度，小于等于90度。
4.如权利要求1所述一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D2大于等于-90度，小于等于90度。
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