CN106787761A - 一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，在全桥直流变换器处于稳态时，当V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂中的一个或多个改变时，则调节V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁的大小、V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂的大小、以及V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f的载入时间，使变压器的电感电流在一个开关周期之内达到平衡，完成基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制，该控制方法能够使变压器在的电感电流快速达到平衡，全桥直流变换器两侧的直流电流振荡较小。

Description

一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法

技术领域

本发明属于全桥直流变换器技术领域，涉及一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法。

背景技术

现有的双有源全桥直流变换器由一个高频变压器和两个全桥电路构成，其拓扑结构如图1所示。它是一种隔离型双向直流变换器。它具有高功率密度、较低的开关应力和易于实现软开关等优点。它适用于中、大功率场合，适合应用于混合动力汽车、电力电子变压器以及智能电网能量存储系统等。

对于双有源全桥直流变换器，在处于稳态状态下，改变其控制变量，会造成高频变压器中的电流出现不平衡的现象，引起变换器两侧的直流电流产生振荡，并以τ＝L_s/R_s为时间常数逐渐衰减。其中，L_s为变压器等效电感值，R_s为变压器等效电阻值。在实际的变换器设计过程中，为了实现两个直流侧较宽的电压变化范围，变压器等效电感值L_s需要被设计得较大，同时变压器等效电阻值R_s则需要被设计得较小以减小线路损耗。因此，时间常数往往会变得比较大，进而使得变换器两侧直流电流的振荡衰减时间较长。

现有的改善上述现象的控制方法，都是针对传统的移相调制策略所提出的。这种调制策略只有一个控制量，即两个全桥中相应开关器件的驱动信号之间的移相角通过改变移相角的大小和正负，就可以控制传输功率的大小和方向。此时，两个全桥电路的内移相比固定且均为等于0.5。相应的控制方法是在移相角变化的时候引入一个过渡区间，通过对该区间内移相角大小进行调节，从而使得电感电流在过渡区间内迅速达到新的平衡，然而，对于引入两个全桥电路的内移相比作为另外两个控制变量的三重移相调制策略来说，当改变两个内移相比指令时，电感电流同样会出现不平衡的现象，从而引起变换器两侧的直流电流产生振荡。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，该控制方法能够使变压器在的电感电流快速达到平衡，全桥直流变换器两侧的直流电流振荡较小。

为达到上述目的，本发明所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，全桥直流变换器为双有源全桥直流变换器，其中，全桥直流变换器由变压器、V₁侧全桥电路及V₂侧全桥电路构成，全桥直流变换器工作在三重移相的调制策略下的三个控制变量分别为V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂；在全桥直流变换器处于稳态时，当V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂中的一个或多个改变时，则调节V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁的大小、V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂的大小、以及V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f的载入时间，使变压器的电感电流在一个开关周期之内达到平衡，完成基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制。

当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2大于等于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻时，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改变为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路中b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改变为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_1,2)·T_s时刻至T_s保持为0的状态。

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改变为V₂侧全桥电路的过渡内移相比D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至(D_2,Δ)·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(D_2,Δ)·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令由D_f，1改变为D_f,2，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态。

当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2小于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f，1改为D_f,2，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，即V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态；

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改为V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至D_2,Δ·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从D_2,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改变为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从1/2·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_2,2)T_s时刻继续保持为1，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态。

V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值，R_s为变压器的等效电阻值。

V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值；R_s为变压器的等效电阻值。

D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,2|)≈1，则有

D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,Δ|)≈1，则有：

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法在具体操作时，通过调节V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁的大小及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂的大小，同时控制V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f的载入时间，使变压器的电感电流在一个开关周期之内达到平衡，从而使变压器在的电感电流快速达到平衡，并减少全桥直流变换器两侧的直流电流振荡。

附图说明

图1为双有源全桥直流变换器的拓扑结构图；

图2为传统控制方式下变换器四个相臂的开关函数变化情况1的示意图；

图3为传统控制方式下变换器四个相臂的开关函数变化情况2的示意图；

图4为传统控制方式下变换器电流及V₂侧直流电流的仿真结果图；

图5为瞬时电流控制方式下变换器四个相臂开关函数变化过程图及变压器两侧方波电压图；

图6为瞬时电流控制方式下变换器电流及V₂侧直流电流的仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，全桥直流变换器为双有源全桥直流变换器，其中，全桥直流变换器由变压器、V₁侧全桥电路及V₂侧全桥电路构成，全桥直流变换器工作在三重移相的调制策略下的三个控制变量分别为V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂；在全桥直流变换器处于稳态时，当V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂中的一个或多个改变时，则调节V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁的大小、V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂的大小、以及V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f的载入时间，使变压器的电感电流在一个开关周期之内达到平衡，完成基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制。

当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2大于等于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻时，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改变为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路中b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改变为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_1,2)·T_s时刻至T_s保持为0的状态。

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改变为V₂侧全桥电路的过渡内移相比D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至(D_2,Δ)·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(D_2,Δ)·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令由D_f，1改变为D_f,2，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态；

其中，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值，R_s为变压器的等效电阻值；

D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,2|)≈1，则有

当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2小于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f，1改为D_f,2，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，即V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态；

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改为V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至D_2,Δ·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从D_2,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改变为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从1/2·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_2,2)T_s时刻继续保持为1，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态。

其中，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值；R_s为变压器的等效电阻值；

D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,Δ|)≈1，则有：

验证性试验

双有源全桥直流变换器的拓扑结构如图1所示，其中，假设功率是从V₁侧全桥电路流向V₂侧全桥电路，则V₁是输入侧直流电压，V₂是输出侧直流电压，L_s为变压器的漏感或附加电感，R_s为线路电阻，i_L为变压器的电感电流，变压器的变比为N:1。

设定双有源全桥直流变换器的一组基本参数如表1所示。

表1

在双有源全桥直流变换器的稳态运行时，采用可以实现电感电流有效值最低的三重移相调制策略，这种调制策略下有三个控制变量：分别是V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂；其中，外移相比D_f是指V₁侧全桥电路和V₂侧全桥电路之间的移相占整个开关周期的比例，且大于或等于-0.25，小于或等于0.25，V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁是指V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)相对于V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)的移相角占整个开关周期的比例，且小于或等于0.5；V₂侧全桥电路的内移相比D₂是指V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)相对于V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)的移相角占整个开关周期的比例，且小于或等于0.5；开关函数的值S_x(t)为1代表上桥臂开关器件导通而下桥臂开关器件关断，其值为0代表下桥臂开关器件导通而上桥臂开关器件关断，m＝1或2，分别代表V₁侧全桥电路和V₂侧全桥电路，x＝a,b,c,d分别代表V₁侧全桥电路和V₂侧全桥电路四个相臂。

对于表1中的基本参数，可以得到在这种调制策略下，变换器处于稳态时的三个控制变量分别为：内移相比D₁为0.2846、D₂为0.4410，外移相比D_f为0.0882。

假设此时由于传输功率由400W变化至600W，外移相比D_f和内移相比D₁及D₂需要发生变化，分别从稳态情况下的D_f,1＝0.0882、D_1,1＝0.2846及D_2,1＝0.4410改变至D_f,2＝0.1120、D_1,2＝0.3160及D_2,2＝0.5。在传统控制方式下，这三个移相比会直接完成改变，可能会出现两种作用情况：第一种是在开关函数中距离三个移相比发生改变时刻的最近的一个上升沿开始产生效果，如图2所示，其中，0时刻为各自全桥结构中改变内移相比与外移相比的时刻；第二种是在开关函数中距离三个移相比发生改变的时刻最近的一个下降沿开始产生效果，如图3所示；然而，不论是哪一种作用情况，都会出现电流不对称以及两侧直流侧电流振荡的现象，其仿真结果如图4所示。

当使用本发明的瞬时电流控制方法时，基于三重移相的双有源全桥直流变换器的四个开关函数变化过程图如图5所示，过渡区间内的两个过渡内移相比的表达式为：

式中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器中等效电感值，R_s为变压器中等效电阻值。根据表1中变换器的参数和上述内外移相比始末值，可以得到τ＝L_s/R_s＝1.75×10^-4，λ(|D_f,Δ|)＝0.9932。将其内移相比始末值分别代入式(1)和式(2)，可以得到V₁侧全桥电路的过渡内移相比为D_1,Δ＝0.3012，V₂侧全桥电路的过渡内移相比为D_2,Δ＝0.4741。

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时内移相比为D_1,1，以V₁侧全桥电路的a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻；0时刻进入过渡区间时，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改为过渡内移相比D_1,Δ，即开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路结束过渡区间，过渡内移相比指令D_1,Δ改为内移相比D_1,2，即开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至T_s时刻保持为0的状态，开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1，从(1/2+D_1,2)·T_s时刻至T_s保持为0的状态。

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，该时刻选择与V₁侧全桥电路的0时刻只相差D_f，1·T_s的时刻；在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间时，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改为过渡内移相比D_2,Δ，即开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，开关函数S_d(t)从0时刻至(D_2,Δ)·T_s时刻保持为0，从(D_2,Δ)·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，两个全桥电路之间的外移相比指令D_f，1改为外移相比D_f,2，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改为内移相比D_2,2，即开关函数S_c(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻保持为1的状态，从(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_2,2)T_s时刻继续保持为1的状态，从(1/2+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，其中，电感电流i_L及V₂侧输出直流电流i₂的仿真结果如图6所示。

Claims (7)

1.一种基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，全桥直流变换器为双有源全桥直流变换器，其中，全桥直流变换器由变压器、V₁侧全桥电路及V₂侧全桥电路构成，其特征在于，全桥直流变换器工作在三重移相的调制策略下的三个控制变量分别为V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂；在全桥直流变换器处于稳态时，当V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f、V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁及V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂中的一个或多个改变时，则调节V₁侧全桥电路的内移相比指令D₁的大小、V₂侧全桥电路的内移相比指令D₂的大小、以及V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f的载入时间，使变压器的电感电流在一个开关周期之内达到平衡，完成基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制。

2.根据权利要求1所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2大于等于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻时，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改变为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路中b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改变为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，V₁侧全桥电路中a相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_1,2)·T_s时刻至T_s保持为0的状态；

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改变为V₂侧全桥电路的过渡内移相比D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至(D_2,Δ)·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(D_2,Δ)·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令由D_f，₁改变为D_f,2，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_f,2-D_f,1+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态。

3.根据权利要求1所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，当改变后V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,2小于改变前V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f,1时，则有：

对于V₁侧全桥电路，在稳态运行时，V₁侧全桥电路的内移相比指令为D_1,1，以V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₁侧全桥电路进入过渡区间，V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,1改为V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ，即V₁侧全桥电路a相臂的开关函数S_a(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从0时刻至D_1,Δ·T_s时刻保持为0，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从D_1,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₁侧全桥电路与V₂侧全桥电路之间的外移相比指令D_f，₁改为D_f,2，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ改为V₁侧全桥电路的内移相比指令D_1,2，即V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_a(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻继续保持为1的状态，V₁侧全桥电路b相臂的开关函数S_b(t)从(1/2+D_f,1-D_f,2+D_1,2)·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态；

对于V₂侧全桥电路，在稳态运行时，V₂侧全桥电路的内移相比指令为D_2,1，以V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0变为1的时刻为0时刻，在0时刻，V₂侧全桥电路进入过渡区间，V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,1改为V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从0时刻至T_s/2时刻保持为1的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从0时刻至D_2,Δ·T_s时刻保持为0，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从D_2,Δ·T_s时刻至T_s/2保持为1的状态；在T_s/2时刻，V₂侧全桥电路结束过渡区间，V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ改变为V₂侧全桥电路的内移相比指令D_2,2，即V₂侧全桥电路c相臂的开关函数S_c(t)从1/2·T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从T_s/2时刻至(1/2+D_2,2)T_s时刻继续保持为1，V₂侧全桥电路d相臂的开关函数S_d(t)从(1/2+D_2,2)T_s时刻至T_s时刻保持为0的状态。

4.根据权利要求2所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

$D_{1,\mathrm{\Δ}}=\frac{{\mathrm{kD}}_{1,1}+D_{1,2}}{k+1}---\left(1\right)$

$D_{2,\mathrm{\Δ}}=\frac{k\·D_{2,1}\·\mathrm{\λ}\left(\right|D_{f,\mathrm{\Δ}}\left|\right)+D_{2,2}}{(k+1)\·\mathrm{\λ}\left(\right|D_{f,\mathrm{\Δ}}\left|\right)}---\left(2\right)$

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值，R_s为变压器的等效电阻值。

5.根据权利要求3所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，V₁侧全桥电路的过渡内移相比指令D_1,Δ及V₂侧全桥电路的过渡内移相比指令D_2,Δ分别为：

$D_{1,\mathrm{\Δ}}=\frac{k\·D_{1,1}\·\mathrm{\λ}\left(\right|D_{f,\mathrm{\Δ}}\left|\right)+D_{1,2}}{(k+1)\·\mathrm{\λ}\left(\right|D_{f,\mathrm{\Δ}}\left|\right)}---\left(3\right)$

$D_{2,\mathrm{\Δ}}=\frac{{\mathrm{kD}}_{2,1}+D_{2,2}}{k+1}---\left(4\right)$

其中，D_f,Δ＝D_f,2-D_f,1，f_s＝1/T_s，f_s为开关频率，τ＝L_s/R_s，τ为时间常数，L_s为变压器的等效电感值；R_s为变压器的等效电阻值。

6.根据权利要求4所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,2|)≈1，则有

$D_{1,\mathrm{\Δ}}=\frac{D_{1,1}+D_{1,2}}{2}---\left(5\right)$

$D_{2,\mathrm{\Δ}}=\frac{D_{2,1}+D_{2,2}}{2}---\left(6\right).$

7.根据权利要求5所述的基于三重移相的全桥直流变换器的瞬时电流控制方法，其特征在于，D_f,1＜0.5，D_f,2＜0.5，使得k≈1，λ(|D_f,Δ|)≈1，则有：

$D_{1,\mathrm{\Δ}}=\frac{D_{1,1}+D_{1,2}}{2}---\left(7\right)$

$D_{2,\mathrm{\Δ}}=\frac{D_{2,1}+D_{2,2}}{2}---\left(8\right).$