[发明专利]双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化双相移控制方法

说明书

本发明公开一种双有源全桥DC‑DC变换器的电流应力优化双相移控制方法，包括：根据双有源全桥DC‑DC变换器输出电压的平均模型，构建输出电压的状态平均空间方程，然后对输出电压的状态平均空间方程中输出电压的微分项进行离散化处理，得到变换器输出电压的预测值，结合拉格朗日函数和双有源全桥DC‑DC变换器在双重相移控制下的功率模型，得到变换器在电流应力优化控制策略下的内相移量D₁，根据预测输出电压和参考电压构建评价函数J，对评价函数J进行求导处理，得到双有源全桥DC‑DC变换器在电流应力优化双重相移预测控制策略下的外相移量D₂。本发明的方法具有动态响应快、效率高、控制过程简单且易于数字实现等优点，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及电力电子的技术领域，具体为一种双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化双相移控制方法。

背景技术

双有源全桥DC-DC变换器由于其具有功率密度高、电气隔离、能量双向流动和容易实现软开关等诸多优点，而被广泛应用于电动汽车、光伏发电、不间断电源和储能等技术领域。

目前，双有源全桥DC-DC变换器有两种常用的控制方式：

脉宽调制控制，该方法简单且易于实现，但由于全桥逆变输出交流电压的有效值只能低于输入直流电压，因此其调压范围受到限制。除此，该方法控制下变换器的动态特性较差。

相移控制，在该控制方法下，变换器系统惯性小、动态响应快且容易实现软开关。但是在单相移控制中，由于控制量仅为两个H桥输出的方波电压之间的相移量，而变换器主要通过变压器漏感(或串联辅助电感)来传输能量。因此，当输入电压与输出电压不匹配时，变换器的电感电流应力会大大增加，过大的电流应力会导致变换器损耗增加、效率下降甚至开关器件的损坏。为了减小电流应力，多种电流应力优化方法被提出，所提出的优化方法虽然可以有效地减小电流应力，但是优化方法的控制结构均较为复杂，同时变换器的功率控制仅仅通过传统的PI控制来实现，导致变换器的动态响应较慢。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够解决现有电流应力优化控制算法中动态响应慢和控制结构复杂等问题的双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化双相移控制方法。技术方案如下：

一种双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化双相移控制方法，包括：

S1：根据双有源全桥DC-DC变换器输出电压的平均模型，构建变换器输出电压的状态平均空间方程：

其中，C₂为输出侧电容，U_o为输出电压，f为开关频率，L为辅助电感，R为负载电阻，U_in为变换器的输入电压，D₁、D₂分别为变换器在双重相移控制下的内相移量和外相移量；

S2：对所述变换器输出电压的状态平均空间方程进行离散化处理，并根据离散化处理后的变换器输出电压的状态平均空间方程，计算得到变换器在下一个控制周期内输出电压的预测值：

其中，U_o(t_k)、U_in(t_k)、i_o(t_k)分别为t_k时刻变换器的采样输出电压、输入电压和输出电流；U_o(t_k+1)为t_k+1时刻所预测的变换器输出电压；