[发明专利]一种三重移相控制下DAB变换器全局优化闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC高频隔离变换，特别是一种三重移相控制下DAB变换器全局优化闭环控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，高频隔离功率转换技术将越来越多的应用到电网中，成为实现电网中快速灵活控制的重要手段。基于移相控制(Phase shift modulation scheme,PSMS)技术的双有源全桥变流器(Dual Active Bridge-Isolated Bidirectional DC/DC Converter，简称为DAB)具有功率密度高、动态响应快、容易实现软开关、功率能双向流动等优点，在不间断电源、电动汽车、固态变压器等场合广受欢迎。常见的DAB变流器控制方式为移相控制，在高频变压器的原边端口和副边端口产生具有相对相移的电压方波，同时通过控制原边和副边两个全桥电路斜对角开关器件驱动的相对相移，改变电压方波的占空比，从而调节流经变流器的功率。根据控制变量的选择，常见的DAB变流器的调制方式有：单移相调制(Single phase shift modulation,SPSM)、双重移相调制(Dual phase shift modulation,DPSM)、扩展移相调制(Extended phase shift modulation,EPSM)和三重移相调制(Triple phase shift modulation,TPSM)等。其中TPSM具有三个独立的控制量，是最一般的调制方式，SPSM、DPSM和EPSM均可以视为TPSM的简化形式。因而TPSM最具有灵活性，可以通过合理地约束控制量之间的关系，使得DAB变流器在传输相同的功率时，减小流经变压器电流的有效值，降低器件的电流应力，从而提高系统效率。

对于DAB而言，为了提高运行效率，提高输入输出功率的转换效率，需要实现全局的优化运行，如何通过闭环控制，实现全局优化，是提高DAB运行性能所面临的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种三重移相控制下DAB变换器全局优化闭环控制方法。该方法通过闭环控制，自动实现全局优化运行，提高了DAB的运行性能。

本发明的技术解决方案如下：

一种三重移相控制下DAB变换器全局优化闭环控制方法，所述的DAB由直流电压源、原边单相全桥H₁、副边单相全桥H₂、高频隔离变压器、高频电感L和控制器组成，所述的原边单相全桥H₁的4个全控开关器件为S₁～S₄，副边单相全桥H₂的四个全控开关器件为Q₁～Q₄；所述的原边单相全桥的直流母线的正极与对应直流电压源的正极相连，原边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流电压源的负极相连，原边单相全桥的交流侧通过随时随地高频电感L与高频隔离变压器的原边相连；所述的副边单相全桥的直流母线正极与对应直流负载的正极相连，副边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流负载的负极相连，副边单相全桥的交流侧与高频隔离变压器副边相连，所述的高频隔离变压器的变比为n:1；所述的原边单相全桥的开关器件S₁～S₄的控制信号的输入端和副边单相全桥的开关器件Q₁～Q₄的控制信号的输入端与所述的控制器对应的开关信号的输出端相连；

所述的控制器包括采样、PI控制器和调制单元，采样有两个信号输入端，分别测量所述的DAB的输入电压V_in和输出电压V_out，经PI控制器输出x，所述的调制单元输出开关控制信号的输出端分别与所述的DAB的原副边全桥相应的开关器件S₁～S₄与Q₁～Q₄的控制信号的输入端相连；其特点在于，该方法包括如下步骤：

1)所述的控制器按公式(1)计算电压传输比：

其中，V_in为DAB输入电压，V_out为DAB输出电压，n为高频隔离变压器的变比，参数n作为初值预先设定，V_in与V_out通过采样测量得到；

2)所述的控制器按照公式(2)计算PI控制器输出x：