[发明专利]基于三端口全桥DC/DC变换器的零功率电流控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于三端口全桥DC/DC变换器的零功率电流控制系统及方法，包括三端口全桥变换器，其包括变压器和位于变压器原边的第一端口变换器和位于变压器副边的第二端口变换器和第三端口变换器，三个端口变换器的电路结构相同，均包括电源，电源两端并联有电容，通过全桥电路连接至变压器的线圈，第一端口变换器的电源向第三端口变换器的电源传递功率，所述第二端口变换器的电源为隔离电源，所述控制器通过采集三个端口变换器电源的电压、电流信息，控制三个端口变换器的全桥电路的开、断及移相角，使三端口全桥变换器实现零功率恒流充电，能够满足三端口变换器对主电池进行恒流充电。

技术领域

本发明涉及一种基于三端口全桥DC/DC变换器的零功率电流控制系统及方法。

背景技术

三端口DC/DC整合了给主电源供电的充电器和主电源给辅助电源供电的DC/DC变换器。在充电模式下辅助电源是被隔离的。在主电源给辅助电源供电下，充电端口是隔离的。移相控制技术运用于三端口DC/DC变换器上，能够方便的管理能量的传输，且易于实现功率器件的软开关。因为主电池充电有恒流充电和恒压充电过程，零功率控制下的恒流充电第一次被提出。主电源恒流充电不同于普通的直流电源，它的工作负载范围非常宽，随着恒流充电过程的进行，电池端口电压是变换的。为了在较宽的负载范围内保证辅助电源一直处于零功率，这里对恒流充电下的零功率条件进行分析，并且通过实时采样实现零功率下的恒流充电。

关于三端口全桥DC/DC变换器的零功率控制，一些文献给出了相关说明，如期刊《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》2008年，第23卷，第五期，2443-2453页刊登题为“An Isolated Three-Port Bidirectional DC-DCConverter With Decoupled PowerFlow Management”的论文(作者Chuanhong Zhao,Simon D.Round等人)首次给出了在不同储能元件之间，三端口不同端口之间的能量只在两个端口流动这种现象。

关于三端口DC/DC变换器下的零功率电压控制，一些文献给出了相关说明，如期刊《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》2012年，第27卷，第五期，2495-2506页刊登题为“Idling Port Isolation Control ofThree-PortBidirectional Converter forEVs”的论文(作者Sung Young Kim,Hong-Seok Song等人)首次给出了零功率控制下恒压充电的控制框图，并且进行建模和理论分析，提出将三端口DC/DC变换器作为电动汽车一体化充电器的想法，最后通过实验进行验证。

南京航空航天大学的2014年硕士毕业论文，题为“三端口全桥变换器的优化零功率流”(作者蒋永福)的论文以三端口全桥为拓扑，提出了电压电流闭环的单移相控制方法，该方法是对零功率流端口采用电流闭环，输出端口仍然采用电压闭环。

上述三种方法都是对输出端口采用电压闭环，对主电池进行恒压充电。但是典型的三段式充电需要进行恒流充电，在充电电流固定的情况下，主电池的电压是变换的，并不能对主电池采用电压闭环的控制方式。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于三端口全桥DC/DC变换器的零功率电流控制系统及方法，本发明通过实时采集主电池的输出电流得到主电池的移相角，通过实时采集主电源和主电池的电压，根据推导出的零功率公式实时计算隔离端口的移相角，能够满足三端口变换器对主电池进行恒流充电。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于三端口全桥DC/DC变换器的零功率电流控制系统，包括三端口全桥变换器和控制器，其中：