CN109450255A - 一种双向全桥dc/dc变换器电路及抑制偏磁的控制方法 - Google Patents

一种双向全桥dc/dc变换器电路及抑制偏磁的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于双向全桥DC/DC变换器电路控制领域，特别涉及抑制双向全桥DC/DC变换器电路偏磁的控制方法。控制方法包括：对电路的交流侧电流平均值做闭环调节，根据闭环调节对电路副边的占空比进行调整。此控制方法经过对交流侧电流的闭环控制，在短时间内通过对副边交流侧电压的调整，使得交流侧电流能够迅速恢复到稳态的电流，减少直至消除其恢复过程的直流偏置，对于双向全桥DC/DC变换器电路在功率变化的场合应用具有重要意义。

Description

一种双向全桥DC/DC变换器电路及抑制偏磁的控制方法
技术领域
本发明涉及双向全桥DC/DC变换器电路和一种抑制双向全桥DC/DC变换器电路动态直流偏磁的控制方法。
背景技术
双向全桥DC/DC电路作为一种国内外最常用的拓扑之一，由于其功率密度高、体积重量小、电能传输效率高等优点，引起大家的广泛应用，在中大型的功率应用场合更为常见。
双向全桥DC/DC电路含有高频变压器。高频频变压器是工作频率超过10kHz的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器。高频变压器可以高效地实现电能传输、升压降压和电气隔离的功能，是电力电子变换器中的重要能量转换器件。但是，由于在电路功率变化的时候，流过变压器的电流会产生一个直流偏置，使得高频变压器出现饱和及偏磁现象，饱和偏磁严重会使得激磁电感迅速减小，单相磁化电流剧增，从而损坏全桥电路的功率开关管，这也成为限制高频隔离全桥电路性能的主要问题。
而目前对于负载增加导致偏磁抑制，主要是通过在交流侧将电阻与电感串联起来的方法实现的，目的是在每个周期中通过电阻分压减少加在电感上的偏置方向的电压，从而使得电流慢慢恢复到正常状态。此方法的局限性在于通过电阻对偏置的调节速度缓慢，并且电阻过大会使电阻发热严重，电路损耗严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向全桥DC/DC变换器电路，以及抑制偏磁的闭环控制方法，使得流经变压器的电流能够迅速恢复到功率变化后的稳态电流，以实现电路在发生功率变化时的对偏磁问题的抑制。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种双向全桥DC/DC变换器电路，包括变比为n的高频变压器T1，所述高频变压器T1的原边与电感Ls串联后连接接成桥式结构的开关管Sa1至Sa4，副边连接接成桥式结构的开关管Sb1至Sb4；所述原边的上下桥臂之间连接有直流端Vin，所述副边上下桥臂之间连接有电容C与电阻R并联的负载电路。
优选地，所述开关管Sa1至Sa4以及开关管Sb1至Sb4均为反并联二极管。
一种双向全桥DC/DC变换器电路的抑制偏磁的控制方法，包括如下步骤：
步骤1、采集电路中，电感Ls的电感量H1、高频变压器T1的变比n、直流端Vin的原边直流电压V1；
步骤2、采集电路中交流侧电流is，计算出交流侧电流is每个周期的平均值iave，将平均值iave与0作差后，所得差值经过PI调节器得到副边占空比调整值Δd；
步骤3、将副边占空比调整值Δd加上0.5，得到副边调整占空比d；
步骤4、采集电路输出电压Vout与参考电压Vref作比较，得到的差值经过PI调节器得到移相角
步骤4、在负载变化后，通过移相角和副边调整占空比d对副边开关进行调制。
本发明通过对交流侧电流的闭环控制，在短时间内通过对副边交流侧电压的调整，使得交流侧电流能够迅速恢复到稳态的电流，减少直至消除其恢复过程的直流偏置，从而抑制偏磁的问题，对于双向全桥DC/DC变换器电路在功率变化的场合应用具有重要意义。
附图说明
图1为双向全桥DC/DC变换器电路拓扑结构及控制图；
图2为本发明控制方法原副边电压示意图；
图3为本发明控制方法得到的仿真电压波形图；
图4为本发明控制方法得到的仿真电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明方案。
如图1所示，双向全桥DC/DC变换器电路，其包括变比为n的高频变压器T1，该高频变压器T1的原边与电感Ls串联连接接成桥式结构开关管Sa1至Sa4，副边连接接成桥式结构开关管Sb1至Sb4。开关管Sa1至Sa4以及开关管Sb1至Sb4均为反并联二极管。
所述原边的上下桥臂之间连接有直流端Vin，所述副边上下桥臂之间连接有电容C与电阻R并联的负载电路。
本发明还提供一种双向全桥DC/DC变换器电路的抑制偏磁的控制方法，在一个周期内，前半周期Sa1和Sa4同时导通，Sa2和Sa3保持关断；后半个周期Sa2和Sa3同时导通，Sa1和Sa4保持关断，使得高频变压器原边电压VAB得到如图2的电压。同一周期内，变压器副边的四个开关管与原边的开关管进行角的移相，得到的高频变压器副边电压VCD得到如图2的电压。
高频变压器副边电压VCD折算到变压器原边为nVCD，其中n为变压器的变比。VAB与nVCD的电压差作用在原边的电感Ls上，使得原边电感产生如图1的电流is。通过is实现双向全桥DC/DC变换器功率传输，这是双向全桥DC/DC变换器的移相调制原理。
本发明控制方法的具体步骤如下：
步骤1、采集电路中，电感Ls的电感量H1、高频变压器T1的变比n、直流端Vin的原边直流电压V1；
步骤2、采集电路中交流侧电流is，计算出交流侧电流is每个周期的平均值iave，将平均值iave与0作差后，所得差值经过PI调节器得到副边占空比调整值Δd；
步骤3、将副边占空比调整值Δd加上0.5，得到副边调整占空比d；
步骤4、在负载变化后，副边的移相角由电压闭环得到，副边的占空比由副边调整占空比d得到。
如图2所示为原副边电压示意图，其中副边的移相角由电压闭环得到，Δd由交流侧电流is的平均值iave闭环控制得到。
如图3和图4所示为本发明控制方法得到的仿真结果。电路整体为600V输入，400V输出，初始电阻R为2000Ω。在t＝0.2s时将电阻R减小至1600Ω，电压在0.27s基本恢复稳定，电流也在0.27s左右恢复到无直流偏置的状态。
Modulator调节器是用于将移相角和占空比得到后根据波形对副边开关进行调制的部分。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种双向全桥DC/DC变换器电路，包括变比为n的高频变压器T1，其特征在于，所述高频变压器T1的原边与电感Ls串联后连接接成桥式结构的开关管Sa1至Sa4，副边连接接成桥式结构的开关管Sb1至Sb4；所述原边的上下桥臂之间连接有直流端Vin，所述副边上下桥臂之间连接有电容C与电阻R并联的负载电路。
2.根据权利要求1所述的双向全桥DC/DC变换器电路，其特征在于，所述开关管Sa1至Sa4以及开关管Sb1至Sb4均为反并联二极管。
3.采用权利要求1所述双向全桥DC/DC变换器电路的抑制偏磁的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、采集电路中，电感Ls的电感量H1、高频变压器T1的变比n、直流端Vin的原边直流电压V1；
步骤2、采集电路中交流侧电流is，计算出交流侧电流is每个周期的平均值iave，将平均值iave与0作差后，所得差值经过PI调节器得到副边占空比调整值Δd；
步骤3、将副边占空比调整值Δd加上0.5，得到副边调整占空比d；
步骤4、采集电路输出电压Vout与参考电压Vref作比较，得到的差值经过PI调节器得到移相角
步骤4、在负载变化后，通过移相角和副边调整占空比d对副边开关进行调制。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112919A (zh) * 2019-05-02 2019-08-09 浙江大学 一种双有源桥变换器磁元件偏置电流的抑制方法
CN110349739A (zh) * 2019-08-02 2019-10-18 中车株洲电机有限公司 高频变压器的磁链的控制方法及装置
CN112491273A (zh) * 2020-12-16 2021-03-12 阳光电源股份有限公司 一种有源桥变换器及其直流分量抑制方法
CN113991631A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 福州大学 一种直流微电网潮流交互控制器及其调控方法
CN114094827A (zh) * 2021-11-19 2022-02-25 江南大学 三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法
WO2022095542A1 (zh) * 2020-11-03 2022-05-12 深圳威迈斯新能源股份有限公司 双向谐振变换器磁平衡电路及其控制方法
CN115118164A (zh) * 2022-06-22 2022-09-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种抑制模块化多电平直流变压器磁偏的方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103904902A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 扬州大学 一种多能源输入电力变换器控制装置
CN104158405A (zh) * 2014-08-25 2014-11-19 东南大学 一种用于微网的双向dc/dc变换器及偏磁数字抑制方法
US20150365005A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Delta Electronics, Inc. Bidirectional converters and flux-balancing control methods thereof
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
CN106685229A (zh) * 2015-12-08 2017-05-17 国网山东省电力公司临沂供电公司 基于双向全桥变换器的直流偏磁数字抑制系统及方法
CN106712522A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 北京理工大学 半有源桥dc‑dc变换器的pwm‑移相复合控制方法
CN107104588A (zh) * 2017-04-11 2017-08-29 山东大学 应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103904902A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 扬州大学 一种多能源输入电力变换器控制装置
US20150365005A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Delta Electronics, Inc. Bidirectional converters and flux-balancing control methods thereof
CN104158405A (zh) * 2014-08-25 2014-11-19 东南大学 一种用于微网的双向dc/dc变换器及偏磁数字抑制方法
CN106685229A (zh) * 2015-12-08 2017-05-17 国网山东省电力公司临沂供电公司 基于双向全桥变换器的直流偏磁数字抑制系统及方法
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
CN106712522A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 北京理工大学 半有源桥dc‑dc变换器的pwm‑移相复合控制方法
CN107104588A (zh) * 2017-04-11 2017-08-29 山东大学 应用于直流配电网的隔离直流变换器软启动系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周浩敏 等: "《开关电源磁性元件理论及设计》", 31 December 2014 *
李宇飞: ""级联H桥型多电平逆变器中变压器偏磁抑制控制方法研究"", 《西安交通大学学报》 *
黄知超 等: ""一种新型的双向全桥直流变换器控制策略"", 《电测与仪表》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112919A (zh) * 2019-05-02 2019-08-09 浙江大学 一种双有源桥变换器磁元件偏置电流的抑制方法
CN110112919B (zh) * 2019-05-02 2021-01-15 浙江大学 一种双有源桥变换器磁元件偏置电流的抑制方法
CN110349739A (zh) * 2019-08-02 2019-10-18 中车株洲电机有限公司 高频变压器的磁链的控制方法及装置
WO2022095542A1 (zh) * 2020-11-03 2022-05-12 深圳威迈斯新能源股份有限公司 双向谐振变换器磁平衡电路及其控制方法
CN112491273A (zh) * 2020-12-16 2021-03-12 阳光电源股份有限公司 一种有源桥变换器及其直流分量抑制方法
CN113991631A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 福州大学 一种直流微电网潮流交互控制器及其调控方法
CN113991631B (zh) * 2021-10-27 2023-07-28 福州大学 一种直流微电网潮流交互控制器及其调控方法
CN114094827A (zh) * 2021-11-19 2022-02-25 江南大学 三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法
CN114094827B (zh) * 2021-11-19 2023-07-28 江南大学 三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法
CN115118164A (zh) * 2022-06-22 2022-09-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种抑制模块化多电平直流变压器磁偏的方法及系统

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