[发明专利]功角动态插值与电流闭环融合的DAB偏磁抑制方法

说明书

功角动态插值与电流闭环融合的DAB偏磁抑制方法，包括：基于电流闭环控制得到变压器的原边和副边直流调制波；利用移相角生成各桥臂相移载波；检测是否发生功率阶跃；若发生功率阶跃，则基于功角动态插值法，利用各桥臂的当前周期功角给定值和前一周期功角给定值以获得本载波周期内各桥臂的输出功角值；每个载波周期内，以各桥臂的输出功角值更新移相角后得到更新后的各桥臂相移载波；利用原边和副边直流调制波与各桥臂相移载波获得各桥臂的驱动脉冲；利用各桥臂的驱动脉冲进行DAB偏磁抑制。本发明采用电流闭环抑制直流偏磁，同时运用功角动态插值消除功率阶跃时的偏磁，实现了DAB全工况零偏磁运行，获得了良好的动态及稳态特性。

技术领域

本发明属于电力系统直流偏磁抑制技术领域，更具体地，涉及功角动态插值与电流闭环融合的DAB偏磁抑制方法。

背景技术

双有源桥(DualActive Bridge，DAB)变换器因其具有损耗低、控制灵活、功率双向传输等优点，广泛应用于直流输配电系统、新能源发电、电动汽车等领域中。由于开关器件的特性不一致，电路参数不对称，桥臂间控制触发脉冲延时差异等原因，流过变压器正负半周电流并不对称，导致变压器存在偏磁。若变压器偏磁较大，变压器铁芯容易饱和，变压器损耗和温升增加，影响系统效率与稳定性。因而减小或消除变压器直流偏磁是DC-DC变换器安全高效运行亟待解决的问题。

在DAB变换器中主要采用移相控制方式，在不考虑死区的情况下，同一桥臂两开关管信号为50％占空比方波且波形互补，同一H桥不同桥臂之间相角差定义为内移相角，原副边H桥间的相角差定义为外移相角。在理想情况下，作用与变压器电流正负半周对称。若电路参数不对称，变压器原副边电压正负半周不对称，导致变压器原副边电流波形不对称，进而产生偏磁。此外在发生功率反向阶跃时，功角(移相角)随功率发生突变，变压器电流正负半周不对称，产生偏磁。在未考虑直流偏磁抑制的移相控制中，驱动波形正负半周对称，若某一半周驱动波形同时采用PWM方式，改变波形占空比，使作用于变压器上的电压不对称，用以抵消变压器电流不对称产生的偏磁。

传统的直流偏磁抑制方法中，采集原副边电流进行控制，可以抑制由于电路参数不对称、正负半周控制存在偏差造成的直流偏磁。然而当发生功率阶跃时，功角随功率实时突变，不能匹配当前的电流状态，使得在功率阶跃方向上产生直流偏置电流。此电流在控制初期不能得到抑制，偏置电流变大引起变压器偏磁同时可能导致器件过流。因而，考虑功率阶跃过程，实现全工况零偏磁运行是亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种功角动态插值与电流闭环融合的DAB偏磁抑制方法，采用电流闭环抑制直流偏磁，同时运用功角电流插值算法消除功率阶跃时产生的偏磁，适用于抑制直流输配电网中DAB功率单元由于功率阶跃产生的变压器偏磁，防止变压器偏磁饱和，减小变压器损耗。

本发明采用如下的技术方案。

本发明一方面提出了一种功角动态插值与电流闭环融合的DAB偏磁抑制方法，包括：

步骤1，基于电流闭环控制得到变压器的原边直流调制波和副边直流调制波；

步骤2，基于DAB变换器传输功率原理确定移相角，移相角包括：DAB变换器第一桥臂与第二桥臂间驱动信号相位差，DAB变换器第一桥臂与第三桥臂间驱动信号相位差，DAB变换器第三桥臂与第四桥臂间驱动信号相位差；利用移相角生成DAB变换器的第一桥臂相移载波、第二桥臂相移载波、第三桥臂相移载波和第四桥臂相移载波；

步骤3，检测DAB变换器是否发生功率阶跃；若未发生功率阶跃，则直接进入步骤4；若发生功率阶跃，则基于功角动态插值法，利用各桥臂的当前周期功角给定值和前一周期功角给定值以获得本载波周期内各桥臂的输出功角值；每个载波周期内，以各桥臂的输出功角值更新移相角后，重复步骤2以更新DAB变换器的第一桥臂相移载波、第二桥臂相移载波、第三桥臂相移载波和第四桥臂相移载波；