CN109245544A - 一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法 - Google Patents

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徐晓轶
袁晓冬
黄强
黄地
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Abstract

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，获取所述原边两个功率模块之一的控制信号与所述副边功率模块的控制信号之间的移相角获取第一采样电压(VC1、VC2)，将所述第一采样电压与第一给定值做差后经过PI控制算法，产生一个额外的控制信号θ；将所述控制信号θ叠加在所述移相角上，来调节原边功率模块电容上的电压。本发明的控制方法在系统添加了一个额外的原副边移相角θ来控制原边电容电压，能够有效的实现电容电压平衡功能。

Description

一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法。
背景技术
双主动桥(Dual active bridge,DAB)拓扑，是一种常见的串联型DCDC变换器电路。该拓扑能够实现能量双向流动、宽范围软开关等功能，得到了学术界和工业界的广泛关注。在此拓扑中，通常定义变压器左侧为原边，右侧为副边。该拓扑可以通过原边H桥模块的串联提高原边耐受的电压等级，原边为两个模块串联的DAB电路。但原边串联也引入了两个悬浮电容上的电压均衡问题。如果两个电容上的电压发生偏移，则会造成电路工作不稳定，严重的甚至损害整个电路的硬件设备。如何解决该问题，是实现该变换器功能的关键。
如果电子原器件参数完全一致，则在该控制方案中，原边的电容电压可以做到自然均衡。但是在实际情况中，各个原器件的参数可能存在偏差，例如变压器的励磁电感或漏感不相等，储能电感的感值不相等。这些参数上的偏差会导致输入侧的电容电压不均衡问题。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，本发明中控制方法针对双主动桥(Dual active bridge,DAB)拓扑结构原边电容电压可能出现不平衡的缺点，提出了一种电容电压平衡的方法，能够有效的实现电容电压平衡功能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，其特征在于：双主动桥的原边包括两个功率模块串联，副边包括一个功率模块；获取所述原边两个功率模块之一的控制信号与所述副边功率模块的控制信号之间的移相角对所述原边其中一个功率模块中的电容的电压进行采样，获取第一采样电压(VC1、VC2)；将所述第一采样电压与第一给定值做差后经过PI控制算法，产生一个额外的控制信号θ；将所述控制信号θ叠加在所述移相角上，来调节原边功率模块电容上的电压。
优选的，所述原边中的功率模块采用完全相同的H桥电路。
优选的，对所述副边功率模块的输出电压进行采样，获取第二采样电压Vo；将所述第二采样电压与第二给定值做差后经过PI控制算法，产生所述移相角
与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：
本发明提供的这种基于双主动桥原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，系统添加了一个额外的原副边移相角θ来控制原边电容电压，由于两个电容上的电压之和被原边直流电压所钳位，故只需控制一个电容上的电压即可以实现对两个电容上的电压控制。针对双主动桥拓扑结构原边电容电压可能出现不平衡的缺点，提出了能够有效的实现电容电压平衡功能的方法。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明；
图1是现有的双主动桥拓扑结构图；
图2是本发明的控制示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于原边两模块串联双主动桥拓扑电路，串联模块通常采用完全相同的H桥电路。如图1所示，采取原副边功率器件(即S11-S14，S21-S24与S31-S34)控制信号移相(PS-PWM)的方式，进行传输功率的控制。传输功率的表达式如下：
其中P1为原边一个H桥传输的功率；d为功率开关器件的等效占空比，若S11-S14、S21-S24与S31-S34之间控制信号的移相角为则Vo为副边功率模块输出电压，L为原边电感L1与L2的电感值之和，n为原副边的线圈匝数比，fs为开关频率，VCk为原边电容Ck上的电压，k＝1或2。
本发明提供了一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，如图1所示，双主动桥的原边包括两个功率模块串联，副边包括一个功率模块；如图2所示，获取所述原边两个功率模块之一的控制信号与所述副边功率模块的控制信号之间的移相角对所述原边其中一个功率模块中的电容的电压进行采样，获取第一采样电压VC1、VC2；将所述第一采样电压VC1、VC2与第一给定值VC_ref做差后经过PI控制算法，产生一个额外的控制信号θ；将所述控制信号θ叠加在所述移相角上，来调节原边功率模块电容C1或C2上的电压。
所述原边中的功率模块采用完全相同的H桥电路。
对所述副边功率模块的输出电压进行采样，获取第二采样电压Vo；将所述第二采样电压VO与第二给定值VO_ref做差后经过PI控制算法，产生所述移相角
原边功率模块电容C1或C2上的电压调节过程为：在理想情况下，在一个开关周期内，流入电容中点M的电流为：
IM＝I1-ave-I2-ave＝0
即理想条件下，电容电压能实现自然平衡。
上述结论是理想条件下推导得出，但在实际应用中，原边H桥单元的电路参数会出现不一致的情况，导致一个开关周期内流入电容中点M的电流不为0，进而出现电容电压不平衡的现象。所述的电容电压平衡方法中，引入额外的原副边移相角θ用来控制流入电容中点M的电流。此时，第一个H桥单元的等效占空比在一个开关周期内，流入电容中点M的电流变为：
当硬件参数、开关频率及系统传输功率确定时，流入电容中点M的电流只受θ影响。当能量由变压器原边向变压器副边传输时，d与d1的取值在[0,0.5]。因此，当C1的电压大于C2时，只需控制θ大于0即可实现IM＞0，即电容C2的电压升高，电容C1的电压降低；当C1的电压小于C2时，只需控制θ小于0即可实现IM＜0，即电容C2的电压下降，电容C1的电压上升，最终实现两个电容电压平衡的目的。
由于原边两个电容上的电压之和被原边直流电压所钳位，故只需控制一个电容上的电压即可以实现对两个电容上的电压控制。
综上所述，这种基于双主动桥原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，系统添加了一个额外的原副边移相角θ来控制原边电容电压，由于两个电容上的电压之和被原边直流电压所钳位，故只需控制一个电容上的电压即可以实现对两个电容上的电压控制。针对双主动桥拓扑结构原边电容电压可能出现不平衡的缺点，提出了一种新颖电容电压平衡设计思路，提出了能够有效的实现电容电压平衡功能的方法。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于原副边功率器件驱动信号移相的电容电压控制方法，其特征在于：双主动桥的原边包括两个功率模块串联，副边包括一个功率模块；获取所述原边两个功率模块之一的控制信号与所述副边功率模块的控制信号之间的移相角对所述原边其中一个功率模块中的电容的电压进行采样，获取第一采样电压(VC1、VC2)；将所述第一采样电压与第一给定值做差后经过PI控制算法，产生一个额外的控制信号θ；将所述控制信号θ叠加在所述移相角上，来调节原边功率模块电容上的电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述原边中的功率模块采用完全相同的H桥电路。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：对所述副边功率模块的输出电压进行采样，获取第二采样电压Vo；将所述第二采样电压与第二给定值做差后经过PI控制算法，产生所述移相角
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112918A (zh) * 2019-04-18 2019-08-09 国网江苏省电力有限公司 一种基于原边移相角的多有源桥控制方法
CN110350564A (zh) * 2019-07-30 2019-10-18 清华大学 高压直挂式储能装置及功率控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104716752A (zh) * 2015-04-12 2015-06-17 湖南大学 一种感应电能传输控制装置及其控制方法
CN105634286A (zh) * 2016-01-28 2016-06-01 山东鲁能智能技术有限公司 基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范围的控制方法
CN106655785A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 北京理工大学 双向混合桥dc‑dc变换器及半周期伏秒面积平衡控制方法
CN107425730A (zh) * 2017-08-03 2017-12-01 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于电流效率优化的dab的软开关方法
CN107493015A (zh) * 2017-09-14 2017-12-19 北京理工大学 一种基于双变压器结构的双向dc‑dc变换器及其功率控制方法
CN107834861A (zh) * 2017-11-13 2018-03-23 国网江苏省电力公司南通供电公司 基于原边移相的原边电容电压平衡方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104716752A (zh) * 2015-04-12 2015-06-17 湖南大学 一种感应电能传输控制装置及其控制方法
CN105634286A (zh) * 2016-01-28 2016-06-01 山东鲁能智能技术有限公司 基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范围的控制方法
CN106655785A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 北京理工大学 双向混合桥dc‑dc变换器及半周期伏秒面积平衡控制方法
CN107425730A (zh) * 2017-08-03 2017-12-01 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于电流效率优化的dab的软开关方法
CN107493015A (zh) * 2017-09-14 2017-12-19 北京理工大学 一种基于双变压器结构的双向dc‑dc变换器及其功率控制方法
CN107834861A (zh) * 2017-11-13 2018-03-23 国网江苏省电力公司南通供电公司 基于原边移相的原边电容电压平衡方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112918A (zh) * 2019-04-18 2019-08-09 国网江苏省电力有限公司 一种基于原边移相角的多有源桥控制方法
CN110350564A (zh) * 2019-07-30 2019-10-18 清华大学 高压直挂式储能装置及功率控制方法

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