[发明专利]一种双有源桥DC-DC变换器及其电流应力优化方法

权利要求书

1.一种双有源桥DC-DC变换器，其特征在于，包括：原边单相全桥电路H₁、变压器T、副边单相全桥电路H₂、直接功率控制单元、电流应力优化控制单元；

所述原边单相全桥电路H₁的直流侧与原边直流电源连接，交流侧通过辅助电感L与所述变压器T的原边连接；所述副边单相全桥电路H₂的交流侧与所述变压器T的副边连接，直流侧与副边直流负载连接；

所述直接功率控制单元输入端与所述副边单相全桥电路H₂的直流侧连接，输出端与所述电流应力优化控制单元输入端连接；所述电流应力优化控制单元输出端分别与所述原边单相全桥电路H₁和所述副边单相全桥电路H₂的控制端连接；

所述直接功率控制单元，用于采集变换器的实际输出电压，并根据采集到的实际输出电压与期望输出电压，得到期望传输功率；

所述电流应力优化控制单元，用于根据所述期望传输功率和变换器的电压转换比，控制所述原边单相全桥电路和所述副边单相全桥电路中的开关管实现零电压开通或零电流关断，同时使所述变换器的电流应力最小；

其中，所述变换器的电压转换比为k＝V₁/nV₂，n为变压器变比、V₁为原边单相全桥电路直流侧的输入电压，V₂为副边单相全桥电路直流侧的输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种双有源桥DC-DC变换器，其特征在于，所述原边单相全桥电路包括：构成第一全桥电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和对应的反并联二极管以及原边直流稳压电容；所述第一全桥电路与所述原边直流稳压电容并联。

3.根据权利要求1或2所述的一种双有源桥DC-DC变换器，其特征在于，所述副边单相全桥电路包括：构成第二全桥电路的第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和对应的反并联二极管以及副边直流稳压电容；所述第二全桥电路与所述副边直流稳压电容并联。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种双有源桥DC-DC变换器，其特征在于，根据内移相比和外移相比不同的大小关系，所述变换器有以下四种工作模态：

第一模态，对应的边界约束条件为d₂＞d₁，d₁+d₂≥1；

第二模态，对应的边界约束条件为d₂＞d₁，d₁+d₂＜1；

第三模态，对应的边界约束条件为d₂≤d₁，d₁+d₂＜1；

第四模态，对应的边界约束条件为d₂≤d₁，d₁+d₂≥1；

其中，d₁为内移相比，定义为原边全桥电路中第一开关管与第四开关管或副边全桥电路中第五开关管与第八开关管驱动信号开通时间差与半开关周期的比值；d₂为外移相比，定义为原边全桥电路中第一开关管与副边全桥电路中第五开关管的驱动信号开通时间差与半开关周期的比值。