CN111049392A - 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法 - Google Patents

基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111049392A
CN111049392A CN201911373326.8A CN201911373326A CN111049392A CN 111049392 A CN111049392 A CN 111049392A CN 201911373326 A CN201911373326 A CN 201911373326A CN 111049392 A CN111049392 A CN 111049392A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch tube
switching tube
tube
bridge
shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911373326.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111049392B (zh
Inventor
张兴
李彦君
赵文广
高帅
王付胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201911373326.8A priority Critical patent/CN111049392B/zh
Publication of CN111049392A publication Critical patent/CN111049392A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111049392B publication Critical patent/CN111049392B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,适用于双向直流变换领域。本发明针对输入输出电压不匹配时回流功率较大的问题,提出一种基于坐标变换的移相调制方法,使回流功率大幅降低,且在一定传输功率范围内使得回流功率为零,能够有效地提高变换器的效率。该方法按坐标变换后的外移相比分段选择最优运行轨迹,与常规调制方法按传输功率进行分段相比,不需检测传输功率所需的电流传感器,节省成本,应用前景较为广泛,易于推广。

Description

基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法
技术领域
本发明属于电气工程领域的双向直流变换器能量传输技术,具体涉及基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法。
背景技术
双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器由于其较高的功率密度,双向能量传递以及易于实现软开关等特点,在分布式发电、智能电网中有着广泛的应用。常见的调制方法有传统移相、拓展移相、双重移相、三重移相。针对不同的调制方法,能量传输过程中都存在回流功率的问题,原边H桥的交流输出电压和电感电流方向在换流过程中存在相反的阶段,此阶段电感中的能量回馈至输入电源侧,这部分功率称为回流功率。
回流功率影响着变换器的传输效率,尤其当输入输出电压变换比不匹配时,回流功率更加严重。因此,如何实现最小回流功率运行受到越来越多的关注。这既有学术论文对此做了深入的理论分析,也有实际应用的工程方法。目前,针对DAB回流功率的优化主要是针对不同调制方法而言的。如发明专利申请《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》(CN 107911028A)和发明专利申请《基于EPS控制的双有源桥变换器》(CN209593302U)。
其中,中国发明专利申请公开说明书CN 107911028A于2018年4月13日公开的《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》就是针对拓展移相调制下减小回流功率的方法,其存在以下不足:
1、只考虑了内移相比D1≤外移相比D2条件下的回流功率优化,未对内移相比D1≥外移相比D2进行分析;当输入输出电压不匹配时,即K≠1时,不能在全功率传输范围内实现回流功率最优。
2、以传输功率标幺值进行分段,选择回流功率最优时的内移相比,需要电流传感器检测输出电流从而得到传输功率,成本较高。
中国发明专利申请公开说明书CN209593302U于2019年11月05日公开的《基于EPS控制的双有源桥变换器》就是针对拓展移相调制下的优化方法,其存在以下不足:
1、虽然重新定义了移相比,简化分析,给出了移相角优化选取范围,但未给出拓展移相调制下回流功率全局最优运行轨迹。
2、需要电流传感器检测输出电流计算传输功率,从而得到重新定义的移相比,成本较高。
题为“基于扩展移相控制的双向有源桥变换器回流功率优化”《中国电机工程学报》,2018,38(23):7004-7014)的文章提出了扩展移相调制下的回流功率优化方案,但最优移相比组合选取复杂,且需检测输出电流。
上述方法虽然能使回流功率得到优化,但都存在一定不足,因此为实现全功率传输范围内的回流功率优化,有必要对双有源桥直流变换器的调制方法进一步优化。
发明内容
本发明的目的是在已有的拓展移相调制方法的基础上,针对输入输出电压不匹配时回流功率较大的问题,提出一种基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,使回流功率大幅降低且在一定传输功率范围内为零。
为解决本发明的技术问题,所采用的技术方案为:
一种基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,本控制方法所涉及的双有源桥变换器的拓扑结构包括直流电压源Vdc、一个输入电容C1、一个原边H桥、一个移相电感L、一个高频变压器T、一个副边H桥、一个输出电容C2和一个负载电阻R;
所述直流电压源Vdc与输入电容C1并联;所述原边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4,四个反并联二极管分别记为二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3和二极管VD4;原边H桥与输入电容C1并联,即开关管S1和开关管S3的集电极并联后连接输入电容C1的正端,开关管S2和开关管S4的发射极并联后连接输入电容C1的负端;在原边H桥桥臂中,开关管S1和开关管S2串联,其连接点记为点a,开关管S3和开关管S4串联,其连接点记为点b;
所述负载电阻R与输出电容C2并联;所述副边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8,四个反并联二极管分别记为二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7和二极管VD8;副边H桥与输出电容C2并联,即开关管S5、开关管S7的集电极并联后连接输出电容C2的正端,开关管S6、开关管S8的发射极并联后连接输出电容C2的负端;在副边H桥桥臂中,开关管S5和开关管S6串联,其连接点记为点c,开关管S7和开关管S8串联,其连接点记为点d;
所述高频变压器T原边同名端记为点a1、非同名端记为点b1,高频变压器T副边同名端记为点c1、非同名端记为点d1;移相电感L一端与点a相连接,另一端与点a1相连接,点b1与点b相连接,点c1与点c相连接,点d1与点d相连接;
所述控制方法包括如下步骤:
步骤1,采样双有源桥变换器的输入电压V1和输出电压V2,计算电压转换比K和传输功率标幺值P*
Figure BDA0002340267840000031
Figure BDA0002340267840000032
Figure BDA0002340267840000033
式中,P为传输功率、Pb为传输功率基准值,n为变压器变比,V2ref为输出电压给定值,f为开关频率;
步骤2,将输出电压给定值V2ref与步骤1采样得到的双有源桥变换器输出电压V2做差,得到电压误差信号ΔV,ΔV=V2ref-V2,将电压误差信号ΔV经PI控制器调节得到双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2';
Figure BDA0002340267840000034
其中,s为拉普拉斯算子,KP为PI控制器比例项系数,KI为PI控制器积分项系数;
步骤3,根据步骤1得到的电压转换比K计算得到第一临界外移相比D′2lim1和第二临界外移相比D′2lim2,然后结合步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2',确定双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1';
第一临界外移相比D′2lim1和第二临界外移相比D′2lim2的计算公式如下:
Figure BDA0002340267840000041
Figure BDA0002340267840000042
双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1'的计算公式如下:
若0≤D2'≤D′2lim1
Figure BDA0002340267840000043
若D′2lim1<D2'<D′2lim2
Figure BDA0002340267840000044
若D′2lim2≤D2'≤0.5,
Figure BDA0002340267840000045
步骤4,根据步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2'、步骤3得到的双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1',经坐标反变换得到双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2
Figure BDA0002340267840000046
Figure BDA0002340267840000047
步骤5,根据双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2,基于拓展移相调制方法,以开关管S1的驱动信号GS1为基准,分别生成开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8对应的驱动信号GS2、GS3、GS4、GS5、GS6、GS7、GS8,并驱动各个开关管,使得输出电压V2维持稳定;
所述拓展移相调制方法的具体内容包括:
(1)原边H桥的开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4的驱动信号GS1、GS2、GS3、GS4与副边H桥的开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8的驱动信号GS5、GS6、GS7、GS8频率相同;开关管S8的驱动信号GS8与开关管S5的驱动信号GS5相同,开关管S7的驱动信号GS7开关管S6的驱动信号GS6相同;开关管S1与开关管S2互补导通,开关管S3与开关管S4互补导通,开关管S5与开关管S6互补导通,开关管S7与开关管S8互补导通;
(2)开关管S4的驱动信号GS4滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S3的驱动信号GS3滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure BDA0002340267840000051
Ts为开关管驱动信号周期;
(3)开关管S5的驱动信号GS5滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S6的驱动信号GS6滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure BDA0002340267840000052
优选地,所述坐标变换指的是针对平面直角坐标系下以实际外移相比D2为横轴,实际内移相比D1为纵轴的实际移相比组合(D2,D1)进行坐标变换,得到以外移相比D2为横轴,D1=2D2为纵轴下经坐标变换后的移相比组合(D2',D1'),其中,
Figure BDA0002340267840000053
所述坐标反变换指的是根据坐标变换后的移相比组合(D2',D1')得到实际的移相比组合(D2,D1),其中,
Figure BDA0002340267840000054
Figure BDA0002340267840000055
本发明公开的基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流控制方法,在全功率范围内能实现最小回流功率运行,其有益效果具体体现在:
1、在拓展移相调制的基础上,使得不同传输功率下都能实现最小回流功率运行,特别在输出功率标幺值P*≤第二临界输出功率P* lim2时,即D2'≤D′2lim2时理论回流功率为零。输出功率标幺值P*>第二临界输出功率P* lim2时,即D2'>D′2lim2时,回流功率无法避免,可以在满足传输功率要求的条件下实现最小回流功率运行。
2、基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,可以按坐标变换后的外移相比D2'分段选择回流功率最优运行轨迹,与传统优化调制方法相比,节省了检测输出电流所需的电流传感器。
3、坐标变换后,传输功率及回流功率形式简单统一,满足传输功率随坐标变换后的外移相比单调增加,可以在负载突变时稳定运行。
附图说明
图1是双有源桥变换器拓扑示意图。
图2是拓展移相调制原理图。
图3是坐标变换下的内外移比最小回流功率运行轨迹图。
图4是本发明方法的控制结构图。
图5是采用本发明方法时负载为60Ω时传输功率波形P的仿真图。
图6是采用本发明方法时负载为30Ω时传输功率波形P的仿真图。
图7是采用本发明方法时负载为20Ω时传输功率波形P的仿真图。
具体实施方式
图1是本发明所涉及的双有源桥变换器拓扑示意图。由图1可见,本发明控制方法所涉及的双有源桥变换器的拓扑结构包括直流电压源Vdc、一个输入电容C1、一个原边H桥、一个移相电感L、一个高频变压器T、一个副边H桥、一个输出电容C2和一个负载电阻R。
所述直流电压源Vdc与输入电容C1并联;所述原边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4,四个反并联二极管分别记为二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3和二极管VD4;原边H桥与输入电容C1并联,即开关管S1和开关管S3的集电极并联后连接输入电容C1的正端,开关管S2和开关管S4的发射极并联后连接输入电容C1的负端;在原边H桥桥臂中,开关管S1和开关管S2串联,其连接点记为点a,开关管S3和开关管S4串联,其连接点记为点b;
所述负载电阻R与输出电容C2并联;所述副边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8,四个反并联二极管分别记为二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7和二极管VD8;副边H桥与输出电容C2并联,即开关管S5、开关管S7的集电极并联后连接输出电容C2的正端,开关管S6、开关管S8的发射极并联后连接输出电容C2的负端;在副边H桥桥臂中,开关管S5和开关管S6串联,其连接点记为点c,开关管S7和开关管S8串联,其连接点记为点d。
所述高频变压器T原边同名端记为点a1、非同名端记为点b1,高频变压器T副边同名端记为点c1、非同名端记为点d1;移相电感L一端与点a相连接,另一端与点a1相连接,点b1与点b相连接,点c1与点c相连接,点d1与点d相连接。
本发明实施时的有关电气参数设置如下:输入电压V1=150V,输出电压额定值V2ref=100V,输出电压V2通过电压环,经PI调节稳定在100V,变压器变比n=1,电压转换比K=1.5,移相电感L=150uH、输入电容C1=110uF、输出电容C2=110uF,开关频率f=20kHz。
图4是本发明方法的控制结构图。本发明所述控制方法包括采样输出电压V2和输入电压V1,步骤如下:
步骤1,采样双有源桥变换器的输入电压V1和输出电压V2,计算电压转换比K和传输功率标幺值P*
Figure BDA0002340267840000071
Figure BDA0002340267840000072
Figure BDA0002340267840000073
式中,P为传输功率、Pb为传输功率基准值,n为变压器变比,V2ref为输出电压给定值,f为开关频率。在本实施例中,变压器变比n=1,移相电感L=150uH,输入电压V1=150V,输出电压给定值V2ref=100V,开关频率f=20kHz,则电压转换比K=1.5,传输功率基准值为Pb=625w。
步骤2,将输出电压给定值V2ref与步骤1采样得到的双有源桥变换器输出电压V2做差,得到电压误差信号ΔV,ΔV=V2ref-V2,将电压误差信号ΔV经PI控制器调节得到双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2';
Figure BDA0002340267840000074
其中,s为拉普拉斯算子,KP为PI控制器比例项系数,KI为PI控制器积分项系数。在本实施例中,KP=0.5,KI=10。
步骤3,根据步骤1得到的电压转换比K计算得到第一临界外移相比D′2lim1和第二临界外移相比D′2lim2,然后结合步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2',确定双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1'。
第一临界外移相比D′2lim1和第二临界外移相比D′2lim2的计算公式如下:
Figure BDA0002340267840000081
Figure BDA0002340267840000082
双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1'的计算公式如下:
若0≤D2'≤D′2lim1
Figure BDA0002340267840000083
若D′2lim1<D2'<D′2lim2
Figure BDA0002340267840000084
若D′2lim2≤D2'≤0.5,
Figure BDA0002340267840000085
引入第一临界传输功率P* lim1和第二临界传输功率P* lim2
Figure BDA0002340267840000086
Figure BDA0002340267840000087
则双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1'的计算公式又可以表达为:
若0≤P*≤P* lim1
Figure BDA0002340267840000088
若P* lim1<P*<P* lim2
Figure BDA0002340267840000089
若P* lim2≤P*≤1,
Figure BDA00023402678400000810
拓展移相调制原理见图2。其中,Vab是原边H桥交流输出电压,Vcd是副边H桥交流输入电压,iL是电感电流,P是传输功率。本发明采用基于坐标变换的拓展移相调制方法,以正向功率传输为例,当
Figure BDA0002340267840000091
时,经坐标变换后传输功率标幺值
Figure BDA0002340267840000092
Figure BDA0002340267840000093
时,传输功率标幺值
Figure BDA0002340267840000094
以回流功率为优化目标即可求得回流功率最优运行轨迹。该方法传输功率形式简单,且能保证在全功率范围内,传输功率P*随坐标变换后的外移相比D2'单调增加。
在本实施例中,功率正向传输,坐标变换后的外移相比D2'>0,坐标变换后的内移相比D1'>0,第一临界传输功率
Figure BDA0002340267840000095
第二临界传输功率
Figure BDA0002340267840000096
此时分别对应的坐标变换后的第一临界外移相比
Figure BDA0002340267840000097
第二临界外移相比
Figure BDA0002340267840000098
若传输功率标幺值
Figure BDA0002340267840000099
Figure BDA00023402678400000910
此时理论上回流功率为零;若输出功率标幺值
Figure BDA00023402678400000911
Figure BDA00023402678400000912
Figure BDA00023402678400000913
此时理论上回流功率为零;若输出功率标幺值
Figure BDA00023402678400000914
Figure BDA00023402678400000915
此时回流功率最小。图3是坐标变换下的内外移比最小回流功率运行轨迹图。在图3中,虚线为传输功率P*等高线,实线为坐标变换下的最小回流功率移相比运行轨迹,可知当变换器按最优运行轨迹工作时,满足传输功率P*随坐标变换后的外移相比D2'单调增加。
步骤4,根据步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2'、步骤3得到的双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1',经坐标反变换得到双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2
Figure BDA0002340267840000101
Figure BDA0002340267840000102
步骤5,根据双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2,基于拓展移相调制方法,以开关管S1的驱动信号GS1为基准,分别生成开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8对应的驱动信号GS2、GS3、GS4、GS5、GS6、GS7、GS8,并驱动各个开关管,使得输出电压V2维持稳定。
所述拓展移相调制方法的具体内容包括:
(1)原边H桥的开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4的驱动信号GS1、GS2、GS3、GS4与副边H桥的开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8的驱动信号GS5、GS6、GS7、GS8频率相同;开关管S8的驱动信号GS8与开关管S5的驱动信号GS5相同,开关管S7的驱动信号GS7开关管S6的驱动信号GS6相同;开关管S1与开关管S2互补导通,开关管S3与开关管S4互补导通,开关管S5与开关管S6互补导通,开关管S7与开关管S8互补导通;
(2)开关管S4的驱动信号GS4滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S3的驱动信号GS3滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure BDA0002340267840000103
Ts为开关管驱动信号周期;
(3)开关管S5的驱动信号GS5滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S6的驱动信号GS6滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure BDA0002340267840000104
在上述控制方法中,所述坐标变换指的是针对平面直角坐标系下以实际外移相比D2为横轴,实际内移相比D1为纵轴的实际移相比组合(D2,D1)进行坐标变换,得到以外移相比D2为横轴,D1=2D2为纵轴下经坐标变换后的移相比组合(D2',D1'),其中,
Figure BDA0002340267840000105
所述坐标反变换指的是根据坐标变换后的移相比组合(D2',D1')得到实际的移相比组合(D2,D1),其中,
Figure BDA0002340267840000111
下面通过仿真对该方法进行进行验证。
图5是采用本发明方法时负载电阻为60Ω,即传输功率标幺值为0.267时仿真波形图,此时回流功率为0,坐标变换后的移相比工作点(D2',D1')为(0.1280,0.5455),经验证在第一段零回流功率运行轨迹上。图6是采用本发明方法时负载电阻为30Ω,即传输功率标幺值为0.533时仿真波形图,此时回流功率为0,坐标变换后的移相比工作点(D2',D1')为(0.2085,0.4101),经验证在第二段零回流功率运行轨迹上。图7是采用本发明方法时负载电阻为20Ω,即传输功率标幺值分别为0.8时仿真波形图,此时回流功率不可避免,只能在该传输功率下实现回流功率最小,如图7所示,此时坐标变换后的移相比工作点(D2',D1')为(0.4168,0.4651),经验证在第三段最小回流功率运行轨迹上。

Claims (2)

1.一种基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,其特征在于,本控制方法所涉及的双有源桥变换器的拓扑结构包括直流电压源Vdc、一个输入电容C1、一个原边H桥、一个移相电感L、一个高频变压器T、一个副边H桥、一个输出电容C2和一个负载电阻R;
所述直流电压源Vdc与输入电容C1并联;所述原边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4,四个反并联二极管分别记为二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3和二极管VD4;原边H桥与输入电容C1并联,即开关管S1和开关管S3的集电极并联后连接输入电容C1的正端,开关管S2和开关管S4的发射极并联后连接输入电容C1的负端;在原边H桥桥臂中,开关管S1和开关管S2串联,其连接点记为点a,开关管S3和开关管S4串联,其连接点记为点b;
所述负载电阻R与输出电容C2并联;所述副边H桥由四个开关管和四个反并联二极管组成,四个开关管分别记为开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8,四个反并联二极管分别记为二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7和二极管VD8;副边H桥与输出电容C2并联,即开关管S5、开关管S7的集电极并联后连接输出电容C2的正端,开关管S6、开关管S8的发射极并联后连接输出电容C2的负端;在副边H桥桥臂中,开关管S5和开关管S6串联,其连接点记为点c,开关管S7和开关管S8串联,其连接点记为点d;
所述高频变压器T原边同名端记为点a1、非同名端记为点b1,高频变压器T副边同名端记为点c1、非同名端记为点d1;移相电感L一端与点a相连接,另一端与点a1相连接,点b1与点b相连接,点c1与点c相连接,点d1与点d相连接;
所述控制方法包括如下步骤:
步骤1,采样双有源桥变换器的输入电压V1和输出电压V2,计算电压转换比K和传输功率标幺值P*
Figure FDA0002340267830000011
Figure FDA0002340267830000021
Figure FDA0002340267830000022
式中,P为传输功率、Pb为传输功率基准值,n为变压器变比,V2ref为输出电压给定值,f为开关频率;
步骤2,将输出电压给定值V2ref与步骤1采样得到的双有源桥变换器输出电压V2做差,得到电压误差信号ΔV,ΔV=V2ref-V2,将电压误差信号ΔV经PI控制器调节得到双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2';
Figure FDA0002340267830000023
其中,s为拉普拉斯算子,KP为PI控制器比例项系数,KI为PI控制器积分项系数;
步骤3,根据步骤1得到的电压转换比K计算得到第一临界外移相比D'2lim1和第二临界外移相比D'2lim2,然后结合步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2',确定双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1';
第一临界外移相比D'2lim1和第二临界外移相比D'2lim2的计算公式如下:
Figure FDA0002340267830000024
Figure FDA0002340267830000025
双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1'的计算公式如下:
若0≤D2'≤D'2lim1
Figure FDA0002340267830000026
若D'2lim1<D2'<D'2lim2
Figure FDA0002340267830000027
若D'2lim2≤D2'≤0.5,
Figure FDA0002340267830000028
步骤4,根据步骤2得到的双有源桥变换器坐标变换后的外移相比D2'、步骤3得到的双有源桥变换器坐标变换后的内移相比D1',经坐标反变换得到双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2
Figure FDA0002340267830000031
Figure FDA0002340267830000032
步骤5,根据双有源桥变换器实际内移相比D1和双有源桥变换器实际外移相比D2,基于拓展移相调制方法,以开关管S1的驱动信号GS1为基准,分别生成开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8对应的驱动信号GS2、GS3、GS4、GS5、GS6、GS7、GS8,并驱动各个开关管,使得输出电压V2维持稳定;
所述拓展移相调制方法的具体内容包括:
(1)原边H桥的开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4的驱动信号GS1、GS2、GS3、GS4与副边H桥的开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8的驱动信号GS5、GS6、GS7、GS8频率相同;开关管S8的驱动信号GS8与开关管S5的驱动信号GS5相同,开关管S7的驱动信号GS7开关管S6的驱动信号GS6相同;开关管S1与开关管S2互补导通,开关管S3与开关管S4互补导通,开关管S5与开关管S6互补导通,开关管S7与开关管S8互补导通;
(2)开关管S4的驱动信号GS4滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S3的驱动信号GS3滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure FDA0002340267830000033
Ts为开关管驱动信号周期;
(3)开关管S5的驱动信号GS5滞后于开关管S1的驱动信号GS1,开关管S6的驱动信号GS6滞后于开关管S2的驱动信号GS2,滞后时间
Figure FDA0002340267830000034
2.根据权利要求1所述的一种基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法,其特征在于,所述坐标变换指的是针对平面直角坐标系下以实际外移相比D2为横轴,实际内移相比D1为纵轴的实际移相比组合(D2,D1)进行坐标变换,得到以外移相比D2为横轴,D1=2D2为纵轴下经坐标变换后的移相比组合(D2',D1'),其中,
Figure FDA0002340267830000041
所述坐标反变换指的是根据坐标变换后的移相比组合(D2',D1')得到实际的移相比组合(D2,D1),其中,
Figure FDA0002340267830000042
CN201911373326.8A 2019-12-27 2019-12-27 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法 Active CN111049392B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911373326.8A CN111049392B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911373326.8A CN111049392B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111049392A true CN111049392A (zh) 2020-04-21
CN111049392B CN111049392B (zh) 2021-06-11

Family

ID=70240455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911373326.8A Active CN111049392B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111049392B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112260552A (zh) * 2020-10-30 2021-01-22 西南交通大学 一种双有源桥dc-dc变换器的离散扩展移相控制方法及装置
CN113141119A (zh) * 2021-04-19 2021-07-20 中国矿业大学 一种双有源桥变换器回流功率与动态性能优化控制方法
CN113300608A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 西安交通大学 一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质
CN113572363A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 西交利物浦大学 双主动全桥变换器的负载稳态控制方法、装置及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10050534B1 (en) * 2017-05-15 2018-08-14 Cummins Power Generation Ip, Inc. Systems and methods for self-adaptive current control
CN108631600A (zh) * 2018-05-18 2018-10-09 合肥工业大学 双有源桥变换器最小回流功率双重双向内移相控制方法
US20190229637A1 (en) * 2017-09-22 2019-07-25 Texas Instruments Incorporated Isolated phase shifted dc to dc converter with secondary side regulation and sense coil to reconstruct primary phase
CN110212774A (zh) * 2019-06-11 2019-09-06 华中科技大学 一种双有源桥dc-dc变换器及其回流功率优化方法
CN110401351A (zh) * 2019-07-10 2019-11-01 中国科学院电工研究所 基于SiC-Si混合功率半导体器件的双有源桥变换器的控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10050534B1 (en) * 2017-05-15 2018-08-14 Cummins Power Generation Ip, Inc. Systems and methods for self-adaptive current control
US20190229637A1 (en) * 2017-09-22 2019-07-25 Texas Instruments Incorporated Isolated phase shifted dc to dc converter with secondary side regulation and sense coil to reconstruct primary phase
CN108631600A (zh) * 2018-05-18 2018-10-09 合肥工业大学 双有源桥变换器最小回流功率双重双向内移相控制方法
CN110212774A (zh) * 2019-06-11 2019-09-06 华中科技大学 一种双有源桥dc-dc变换器及其回流功率优化方法
CN110401351A (zh) * 2019-07-10 2019-11-01 中国科学院电工研究所 基于SiC-Si混合功率半导体器件的双有源桥变换器的控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHENGWEI GAO 等: "Minimum reflux power control of bidirectional DC-DC", 《2018 IEEE 2ND INTERNATIONAL ELECTRICAL AND ENERGY CONFERENCE (CIEEC)》 *
高帅 等: "双有源桥DC-DC变换器最小回流功率控制策略", 《电气工程学报》 *
高选杰 等: "降低双有源桥DC-DC变换器回流功率的双移相控制策略", 《电力建设》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112260552A (zh) * 2020-10-30 2021-01-22 西南交通大学 一种双有源桥dc-dc变换器的离散扩展移相控制方法及装置
CN113141119A (zh) * 2021-04-19 2021-07-20 中国矿业大学 一种双有源桥变换器回流功率与动态性能优化控制方法
CN113141119B (zh) * 2021-04-19 2022-04-15 中国矿业大学 一种双有源桥变换器回流功率与动态性能优化控制方法
CN113300608A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 西安交通大学 一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质
CN113300608B (zh) * 2021-05-26 2022-08-09 西安交通大学 一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质
CN113572363A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 西交利物浦大学 双主动全桥变换器的负载稳态控制方法、装置及系统
CN113572363B (zh) * 2021-07-28 2022-08-02 西交利物浦大学 双主动全桥变换器的负载稳态控制方法、装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111049392B (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111049392B (zh) 基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法
CN103595287B (zh) 一种双向功率流高频隔离有源钳位逆变器的控制方法
CN113098315B (zh) 基于虚拟频率的双向交直流变换器控制方法
TWI670919B (zh) 具有諧振轉換器的電源暨其控制方法
CN111953198B (zh) 图腾柱pfc变换器的全范围zvs实现方法
CN112600454A (zh) 一种电流源输入高频隔离矩阵变换器及其调控方法
CN204615631U (zh) 一种功率因数校正电路的母线电压纹波补偿控制电路
CN111478572B (zh) 单极式ac-dc变换器模态平滑切换与功率因数校正控制方法
CN103457475A (zh) 一种对高压电容器充电的模糊控制方法及装置
CN115912935A (zh) 一种基于双有源桥式变换器的多占空比调制策略和系统
CN101804496B (zh) 一种软开关逆变弧焊电源的两级连续pwm控制方法
CN102496933A (zh) 一种双并联有源电力滤波装置
CN111293889A (zh) 一种lcc谐振变换器轻载效率优化控制方法
CN112311222A (zh) 一种基于复合预测电流控制的改进型无桥dbpfc变换器及控制方法
CN114825968A (zh) 一种非对称占空比加内移相混合控制方法
CN102594174A (zh) 一种全电压范围的焊接电源
CN102136804A (zh) 一种新型z源焊接电源系统
CN116455255A (zh) 一种适用于反激式微逆模式切换的控制方法
CN112615549B (zh) 一种改善双有源桥动态性能的新型通用四移相调制方法
CN212278126U (zh) 一种双有源桥串联谐振变换器电路的变频移相调制装置
CN104935204B (zh) 一种提高单相全桥逆变电源电流内环控制增益的方法
CN110446290B (zh) 一种用于感应加热的准谐振控制方法
CN204190642U (zh) 基于电流跟踪控制的负载相位调节器
CN109039191B (zh) 一种Quasi-Z源间接矩阵变换器优化运行的电机控制方法
CN106230289A (zh) 一种高精度不间断特种电源及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant