[实用新型]基于EPS控制的双有源桥变换器

说明书

本实用新型公开了一种基于EPS控制的双有源桥变换器，属于双有源桥变换器应用技术领域。包括原边桥式电路H₁、副边桥式电路H₂、高频变压器和DSP控制器；原边桥式电路H₁包括两个结构相同且相互并联的桥臂，且与电容C₁并联后接入直流电源V_in；一个桥臂包括绝缘栅双极型晶体管Q₁、Q₂、二极管VD₁、VD₂，另一个桥臂包括绝缘栅双极型晶体管Q₃、Q₄、二极管VD₃、VD₄；副边桥式电路H₂与原边桥式电路H₁结构相同且对称设置。本实用新型在ESP控制下简化了对传输功率的分析过程与移相角的计算，同时进一步明确移相角的选取范围，确保DAB在满足传输功率前提下能够具有较好的回流功率和电流应力特性。

技术领域

本实用新型属于双有源桥变换器应用技术领域，特别是涉及一种基于EPS控制的双有源桥变换器。

背景技术

近年来，随着光伏、风能等新能源发电的普及以及电动汽车(ElectricalVehicle，EV)、不间断电源(Uninterruptable Power Supply，UPS)和LED等直流用电设备在生活领域和工商业领域的广泛应用，基于现代电力电子技术的直流配电系统得到广泛关注。在解决新能源发电与直流负荷的接口问题上，直流配电系统无需额外的DC/AC变换器，可以更高效的实现直流电能传输与电压转换。同时，相比于交流配电系统，直流配电系统不需要考虑频率与无功功率，因而具有控制简单的优点。

在直流配电系统中，需要以隔离双向DC-DC变换器(Isolated Bidirectional DC-DC Converter，IBDC)作为核心部件的固态变压器(Solid-state Transformer，SST)来控制功率流动、调节直流母线电压。研究表明，在众多的IBDC拓扑中，双有源桥变换器(DualActive Bridge，DAB)因、其控制简单电气隔离、功率密度高和易于实现软开关等优点，具有较高的研究价值。典型的DAB由高频变压器、电感L(外接电感加变压器漏感)和原副边的桥式电路H₁、H₂组成。其中，高频变压器变比为k：1。作为功率传输的重要单元，DAB的功率转换效率是直流配电系统关键问题之一，因此采用合适的控制策略、建立准确的模型，以保障对控制变量进行准确便利的选取和实现变换器的高效运行具有重要意义。

目前DAB主要采用移相控制策略，移相控制策略中，功率传输的灵活性与控制复杂程度息息相关，一般来说，随着控制自由度的增加，传输功率的调节更加灵活但控制复杂程度增大。现有技术中，有对DAB采用各种移相控制传输功率灵活性进行了比较，其中扩展移相控制虽然只拥有H₁、H₂桥间的外移相角和H₁桥自身的内移相角两个控制自由度，控制简单却具有较高的传输功率灵活度。现有技术采用EPS控制DAB的工作原理，并通过理论与实验验证了在相同传输功率下，EPS控制能够选取不同的运行点始终保证比传统移相控制的回流功率要小，然而并没有涉及移相角选取的原则与方法。也有人指出在不同电压转换比时，DAB回流功率与传输功率表现出不同特性，实际工程中应考虑变换器的电压转换比。同时相关文献研究了从回流功率和电流应力优化角度提高DAB效率的方法。可见，现有技术主要是针对控制策略的改进，却较少涉及移相角本身与DAB传输功率、回流功率和电流应力特性的关系和从移相角选取角度出发提高DAB效率的方法。

针对上述问题，亟需一种基于EPS控制的双有源桥变换器。利用该变换器在EPS控制下实现对DAB的两个移相角进行优化选取，简化对传输功率的分析过程与移相角的计算。同时为了提高DAB的效率，综合考虑优化选取的移相角与回流功率和电流应力特性的关系，进一步明确移相角的选取范围。

实用新型内容