[发明专利]基于双有源桥的隔离型双向AC/DC变换器的控制方法

说明书

本发明涉及隔离型双向AC/DC变换器，具体是基于双有源桥的隔离型双向AC/DC变换器的控制方法，是在隔离型双向AC/DC变换器的直流侧设置用于调节直流侧电压的电压控制器，电压控制器的输出信号为交流侧输出电流参考值I_g^*；对交流侧输出电流参考值I_g^*进行计算得到主控制信号α′，由主控制信号α′计算得出双有源桥的内移相比D₁、外移相比D₂以及构成双有源桥的开关管的实际开关频率f_s，通过D₁、D₂、f_s控制双有源桥的所有开关管的驱动信号；再通过变换器交流侧电压v_ac的正负对构成同步整流桥的所有开关管进行控制；本发明将双移相和变频控制结合，实现交流侧输出电流线性化控制，简化了控制方法，同时实现了变换器单级式功率变换，提高了功率转换效率。

技术领域

本发明属于电力电子领域开关电源方向，涉及一种隔离型双向AC/DC变换器，具体为基于双有源桥的隔离型双向AC/DC变换器的控制方法。

背景技术

随着分布式能源及微网的发展，兼具交直流微网优点的混合微网受到学者们广泛关注。作为联接交直流微网的关键设备，双向AC/DC变换器成为研究热点。根据是否具有电气隔离功能，双向AC/DC变换器可分为非隔离型和隔离型。而非隔离型双向AC/DC变换器的直流侧和交流侧共模干扰严重，所以对隔离型双向AC/DC变换器的研究很有必要。

在非隔离型双向AC/DC变换器的交流侧引入工频变压器便可实现隔离，但工频变压器体积大，造价高。相对工频变压器，高频变压器(High Frequency Transformer,HF)具有高效率、高功率密度等优点，使其在隔离型变换器中的应用越来越多。含隔离型双向AC/DC结构的AC/DC变换器是隔离型双向AC/DC变换器的一大类。而在隔离型双向AC/DC变换器拓扑中，基于双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)结构的双向AC/DC变换器因其具有功率密度高、模块化、结构对称且控制相对简单等优点成为研究热点。

基于DAB结构，2011年在中国电机工程学报上发表的“用于电池储能系统并网的双向可拓展变流器及其分布式控制策略”一文，提出一种用于电池储能系统的双向隔离型变流器拓扑及控制策略。该变流器拓扑由DAB和一个全桥构成。然而，其两级式的功率转换降低了变换器效率，同时中间电容的稳压要求比较高，使变换器体积较大。2014年在IEEETransactions on Power Electronics【电力电子期刊】上发表的“Optimal ZVSmodulation of single-phase single-stage bidirectional DAB AC-DC converters”，在上述拓扑结构基础上提出一种结合移相控制、占空比调节和开关频率调节的混合调制方式，可实现单级功率变换，减少了功率转换环节。然而，该控制方法比较复杂，对元件参数依赖性强，控制参数要通过查表获得，且增加了无功元件。

综上所述，现有的基于DAB结构的隔离型双向AC/DC变换器控制方法无法兼顾变换器效率和控制复杂度。