[发明专利]一种双有源桥变换器不对称电压匹配移相控制方法

说明书

本发明提供了一种双有源桥变换器不对称电压匹配移相控制方法，包括：在双有源桥变换器拓扑中引入隔直电容，配合不对称移相调制，实现原副边电压的等效电压匹配；在满足等效电压匹配的条件下，推导获得不对称移相控制方法的各个工作模式下的零电压开关范围和功率分布；根据零电压开关范围和功率分布，选取双有源桥变换器全范围的最优工作点；根据输出电压闭环得到原副边之间的移相角，根据电压变比和传输功率大小确定不对称移相调制度。相较于现有技术，发明能拓宽双有源桥DC‑DC变换器的零电压开关范围，能够降低损耗，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及功率变换器技术领域，尤其涉及一种双有源桥变换器不对称电压匹配移相控制方法。

背景技术

双有源桥DC-DC变换器具有高功率密度、高频隔离、功率双向流动的特点，在电力电子变压器、储能系统、电动汽车充电桩等场合有着广泛的应用。

移相控制是双有源桥变换器最为常见的控制方法。传统的单移相控制在输入输出电压匹配，即电压调制比k＝nVo/Vin＝1时，全功率范围内，所有开关管都可以实现零电压开关(Zero Voltage Switch，ZVS)，但在电压调制比不等于1时，零电压开关范围大大减小，原边或副边存在四个开关管无法实现零电压开通，会增加电路开关损耗。

发明内容

针对背景技术中提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种双有源桥变换器不对称电压匹配移相控制方法，包括以下步骤：

步骤1，在双有源桥变换器拓扑中引入隔直电容，配合不对称移相调制，实现原副边电压的等效电压匹配；

步骤2，在满足所述等效电压匹配的条件下，推导获得不对称移相控制方法的各个工作模式下的零电压开关范围和功率分布；

步骤3，根据所述零电压开关范围和功率分布，选取双有源桥变换器全范围的最优工作点；

步骤4，根据输出电压闭环得到原副边之间的移相角，根据电压变比和传输功率大小确定不对称移相调制度。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤1，包括：

在所述不对称移相调制中，原边桥臂中点电压存在+Vin、0和-Vin三个电平，持续时间分别为0.5T、DT和(0.5-D)T，其中，D为不对称调制度；

在所述不对称移相调制中，所述原边桥臂中点电压Vab的一个周期平均电压不为0，隔直电容Cp用于消除所述点电压Vab中的直流偏差；

原边电压Vp的波形相当于在所述点电压Vab的基础上减去值为隔直电容电压Vcp的直流偏差，仍为三电平波形，分别为(1-D)Vin、-DVin和-(1+D)Vin；

对于所述不对称移相调制，通过改变所述不对称调制度D，调节所述原边电压Vp的平均值，在电压调制比k小于1的条件下，实现不对称的等效电压匹配，即实现所述原副边电压的等效电压匹配：

其中，V₊为正半周期电压，为负半周期平均电压，V_in为输入电压，V_o为输出电压，D为不对称调制度，T为开关周期，n为变压器变比。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤2，包括：

在满足所述等效电压匹配的条件下，根据所述不对称调制度D和移相角的大小关系，所述不对称移相调制可分为4个工作模式，分别为：

模式A：模式B：模式C：-0.5D0，模式D：-0.5D0，

在所述模式A中，各个时刻的电感电流表达式为：