[发明专利]输入串联组合型直流变换器的功率回流优化方法

说明书

本发明公开了一种基于模块间交错移相的输入串联模块组合型直流变换器的功率回流优化方法，该方法针对输入串联型模块组合式DAB电路的拓扑特点，通过对一次侧串联的H桥逆变器的调制波初始相位错开不同角度，使各H桥在串联侧产生的环流激励电压被总体削弱，从而削弱了串联侧的总体功率回流。该方法实施步骤简单，无需增加复杂的附加控制环节和任何硬件设备，具有实际工程价值。

技术领域

本发明属于直流变换技术领域，尤其涉及一种输入串联组合型直流变换器的功率回流优化方法。

背景技术

双有源桥(Dual Active Bridge，DAB)直流变换器(DC-DC)可以二象限运行，即在保持变换器两端电压极性不变的情况下能够实现能量的双向流动，在功能上优于单向直流变换器，相对于传统的单向直流变换器，降低了器件数量和成本，减小了变换器的体积和重量，提高了系统功率因数。因此，在电动汽车、不间断电源和直流电机驱动等需要进行能量双向流动的场合，DAB型直流变换器正得到广泛使用。

为匹配不同电压等级的直流母线，避免多个功率器件串联引起的均压问题，提高系统的标准度和集成度，可将各DAB的输入和输出进行相互串联或相互并联。根据联结方式不同，得到的模块化组合型直流变换器可以分为以下四类：输入并联输出并联、输入并联输出串联、输入串联输出并联和输入串联输出串联。

目前DAB的传统控制方式是移相控制，即通过控制两个全桥变换器的驱动脉冲，在变压器原边和副边产生具有相移的方波信号，通过对方波移相角的调节便可以调节功率的大小和流向。这种控制方式容易实现软开关、系统惯性小、动态响应快，但在输入输出电压幅值不匹配时，容易导致变换器的回流功率和电流应力增大，降低了系统功率因数，增加了变换器损耗。将各DAB进行串并联组合后，所得到的模块化组合型直流变换器同样存在功率回流问题。

为克服DAB传统移相控制的缺点，国内外学者陆续提出了扩展移相(Extended-Phase-Shift)、双重移相(Dual-Phase-Shift)和三重移相(Triple-Phase-Shift)等控制方式，降低了系统回流功率。但这些控制法往往需要增加控制环，要控制的变量也较多，需要对多种工作模态进行复杂的分析；而且这些方法均针对单模块DAB直流变换器进行设计，未考虑到模块化组合型直流变换器固有的结构特点，实施难度较大。

因此，设计针对模块化组合型直流变换器固有特点的功率回流优化简化方法具有重要的意义。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于模块间交错移相的输入串联组合型直流变换器的功率回流优化方法，针对输入串联型模块组合式DAB电路的拓扑特点，通过对一次侧串联的H桥逆变器的调制波初始相位错开不同角度，使各H桥在串联侧产生的环流激励电压被总体削弱，从而削弱了串联侧的总体功率回流。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种输入串联组合型直流变换器的功率回流优化方法，应用于输入串联型组合型直流变换器，具体包括以下步骤：

(1)使用传统移相控制方法，进行直流变压与功率传输，控制原边调制信号初始相位相同；

(2)对直流变换器一次侧串联的H桥逆变器的调制波初始相位错开不同角度，使各H桥在串联侧产生的环流激励电压被总体削弱，从而削弱串联侧的总体功率回流。

输入串联型组合型直流变换器包括n个单模块直流变换器，输出直流侧相互串联或并联。单模块直流变换器为双有源桥，包括一个H桥逆变器和一个H桥整流器，逆变器和整流器的交流侧经一个变压器和一个变压器漏感互联，实现从输入侧向输出侧的直流变换和功率传输。

步骤(2)具体为：将原边调制信号初始相位相互错开一定角度，根据n的数量不同，错开的角度如下：

(2.1)当n＝2时，相互错开90°；