[发明专利]一种双有源桥非对称-对称占空比混合优化调制控制方法

说明书

本发明涉及一种双有源桥非对称‑对称占空比混合优化调制控制方法，双有源桥变换器的原边采用非50％占空比运行，副边采用50％占空比运行，控制方法包括：S1、根据3种调制模式和双有源桥变换器的基准功率和基准电流，通过时域分析，计算得到3种调制模式的电感电流峰峰值和传输功率；S2、基于KKT条件，以调制模式的电感电流峰峰值为优化目标，传输功率为约束条件，计算得到3种调制模式的最优解；S3、通过比较3种调制模式的最优解的电感电流峰峰值，取各功率段电感电流峰峰值最小的调制模式，计算得到全局最优解，根据全局最优解控制双有源桥变换器的开关管。与现有技术相比，本发明具有减小导通损耗、提升软开关性能、提升DAB变换器的效率等优点。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，尤其是涉及一种双有源桥DC-DC变换器的效率优化调制控制方法。

背景技术

对于双有源桥变换器(Dual Active Bridge，DAB)，在电压增益偏离1的情况下，使用传统的单移相调制(Single Phase Shift，SPS)在轻载时会产生较大的回流功率，导致电流应力急剧增大，效率降低。近年来，为解决这一问题，许多学者分别提出了双重移相(DualPhase Shift，DPS)、拓展移相(Extended Phase Shift，EPS)、三重移相(Triple PhaseShift，TPS)等调制策略对双有源桥变换器进行效率优化，在不增加电路拓扑复杂程度的情况下使得变换器在轻载时也能保持高效率运行，但这类调制策略大多是以电感电流应力或电感电流有效值为优化目标，这使得DAB变换器轻载时的软开关性能仍然较差。这些调制策略的共性是所有开关管都是以50％占空比导通的，称为对称占比空调制策略。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的DAB变换器轻载时的软开关性能较差的缺陷而提供一种双有源桥非对称-对称占空比混合优化调制控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双有源桥非对称-对称占空比混合优化调制控制方法，基于双有源桥变换器，所述双有源桥变换器包括8个开关管组成的两个H桥、两个稳压滤波电容、高频变压器和辅助电感，每个H桥包括4个开关管，带有辅助电感的H桥为双有源桥变换器的原边，另一个H桥为双有源桥变换器的副边，双有源桥变换器的原边采用非50％占空比运行，双有源桥变换器的副边采用50％占空比运行，控制方法具体包括以下步骤：

S1、根据预设的3种调制模式以及双有源桥变换器的基准功率和基准电流，通过时域分析，计算得到3种调制模式的电感电流峰峰值以及传输功率；

S2、基于KKT条件，以调制模式的电感电流峰峰值为优化目标，传输功率为约束条件，计算得到3种调制模式的最优解；

S3、通过比较3种调制模式的最优解的电感电流峰峰值，取各功率段电感电流峰峰值最小的调制模式，计算得到整个功率段的全局最优解，根据所述全局最优解控制双有源桥变换器的开关管。

所述双有源桥变换器的基准功率的计算公式如下所示：

其中，P为双有源桥变换器的基准功率，V₁为原边的输入电压，L为辅助电感的电感值，f_s为双有源桥变换器的开关频率。

所述双有源桥变换器的基准电流的计算公式如下所示：

其中，I为双有源桥变换器的基准电流。

所述3种调制模式根据双有源桥变换器的原边和副边的移相比的约束条件进行设置，包括第一调制模式、第二调制模式和第三调制模式。

进一步地，所述第一调制模式的约束条件如下所示：

第二调制模式的约束条件如下所示：