本發(fā)明涉及dc/dc變流器，特別是一種dab優(yōu)化運(yùn)行軟開關(guān)下防止電流回流的方法。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高頻隔離功率轉(zhuǎn)換技術(shù)將越來越多的應(yīng)用到電網(wǎng)中，成為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中快速靈活控制的重要手段?；谝葡嗫刂?phaseshiftmodulationscheme,psms)技術(shù)的雙有源全橋變流器(dualactivebridge-isolatedbidirectionaldc/dcconverter，簡(jiǎn)稱為dab)具有功率密度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、容易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)、功率能雙向流動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在不間斷電源、電動(dòng)汽車、固態(tài)變壓器等場(chǎng)合廣受歡迎。常見的dab變流器控制方式為移相控制，在高頻變壓器的原邊端口和副邊端口產(chǎn)生具有相對(duì)相移的電壓方波，同時(shí)通過控制原邊和副邊兩個(gè)全橋電路斜對(duì)角開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)的相對(duì)相移，改變電壓方波的占空比，從而調(diào)節(jié)流經(jīng)變流器的功率。根據(jù)控制變量的選擇，常見的dab變流器的調(diào)制方式有：?jiǎn)我葡嗾{(diào)制(singlephaseshiftmodulation,spsm)、雙重移相調(diào)制(dualphaseshiftmodulation,dpsm)、擴(kuò)展移相調(diào)制(extendedphaseshiftmodulation,epsm)和三重移相調(diào)制(triplephaseshiftmodulation,tpsm)等。其中tpsm具有三個(gè)獨(dú)立的控制量，是最一般的調(diào)制方式，spsm、dpsm和epsm均可以視為tpsm的簡(jiǎn)化形式。因而tpsm最具有靈活性，可以通過合理地約束控制量之間的關(guān)系，使得dab變流器在傳輸相同的功率時(shí)，減小流經(jīng)變壓器電流的有效值，降低器件的電流應(yīng)力，從而提高系統(tǒng)效率。

對(duì)于dab而言，不僅要求其電流運(yùn)行畸變最小，而且要求其功率器件工作在軟開關(guān)，這樣，其開通、關(guān)斷損耗才會(huì)達(dá)到最小，運(yùn)行效率達(dá)到最高。然而，dab在輕載下，負(fù)載電流較小，會(huì)出現(xiàn)電流回流的問題，影響了dab的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種dab優(yōu)化運(yùn)行軟開關(guān)下防止電流回流方法。該方法給出了電流效率優(yōu)化情況下dab軟開關(guān)工作下輕載時(shí)防止電流回流的條件，確保了dab的正常運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種dab優(yōu)化運(yùn)行軟開關(guān)下防止電流回流方法，所述的dab(dual-active-bridge,雙有源全橋變流器)由直流電壓源、原邊單相全橋(h1)、副邊單相全橋(h2)、高頻隔離變壓器、高頻電感l(wèi)和控制器組成，所述的原邊單相全橋h1的4個(gè)全控開關(guān)器件為s1～s4，副邊單相全橋h2的4個(gè)全控開關(guān)器件為q1～q4；所述的原邊單相全橋的直流母線的正極與對(duì)應(yīng)直流電壓源的正極相連，原邊單相全橋的直流母線的負(fù)極與對(duì)應(yīng)的直流電壓源的負(fù)極相連，原邊單相全橋的交流側(cè)通過隨時(shí)隨地高頻電感l(wèi)與高頻隔離變壓器的原邊相連；所述的副邊單相全橋的直流母線正極與對(duì)應(yīng)直流負(fù)載的正極相連，副邊單相全橋的直流母線的負(fù)極與對(duì)應(yīng)的直流負(fù)載的負(fù)極相連，副邊單相全橋的交流側(cè)與高頻隔離變壓器副邊相連，所述的高頻隔離變壓器的變比為n:1；所述的原邊單相全橋的開關(guān)器件s1～s4的控制信號(hào)的輸入端和副邊單相全橋的開關(guān)器件q1～q4的控制信號(hào)的輸入端與所述的控制器對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào)的輸出端相連；

所述的控制器包括乘法器、比較器、pi控制器和調(diào)制單元，乘法器有兩個(gè)信號(hào)輸入端，分別測(cè)量所述的dab的副邊直流負(fù)載的電壓v2和電流i2，電壓v2和電流i2通過乘法器計(jì)算出負(fù)載功率po，負(fù)載功率po與給定功率pref經(jīng)比較器輸出k，所述的調(diào)制單元輸出開關(guān)控制信號(hào)的輸出端分別與所述的dab的原副邊全橋相應(yīng)的開關(guān)器件s1～s4與q1～q4的控制信號(hào)的輸入端相連；其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)測(cè)量dab的輸出電壓v2，所述的控制器按公式(1)計(jì)算電壓傳輸比：

其中，v1為dab輸入電壓給定值，n為變壓器的變比，v1、n兩個(gè)參數(shù)作為初值預(yù)先設(shè)定；

2)通過下述公式計(jì)算dab在輕載情況下軟開關(guān)移相比控制量：

d1,zvs＝k*m

d2,zvs＝α×(d1,zvs-d0,zvs)(2)

其中，d1,zvs表示dab端口1的h1內(nèi)部移相比，d2,zvs表示dab副邊端接口2的h2內(nèi)部移相比，d0,zvs表示dab兩個(gè)端口h1與h2之間的移相比；k為dab端口1全橋內(nèi)部移相比d1,zvs與電壓傳輸比m之間的系數(shù)，取值為0.2～0.3，α表示系數(shù)，取值為0.1～1；

3)軟開關(guān)條件：

原邊全橋內(nèi)部移相比d1,zvs，副邊全橋內(nèi)部移相比d2,zvs，原副邊之間的移相比d0,zvs滿足軟開關(guān)的條件如下公式：

輕載下：

4)防止回流方法：

控制量d1,zvs，d2,zvs滿足以下條件：

5)所述的控制器按所述的原邊全橋內(nèi)部移相比d1,zvs，副邊全橋內(nèi)部移相比d2,zvs，原副邊之間的移相比d0,zvs形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖按時(shí)序輸入并控制所述的原邊單相全橋(h1)、副邊單相全橋(h2)的工作，完成調(diào)制過程，即可防止dab電流優(yōu)化運(yùn)行軟開關(guān)下的輕載時(shí)電流的回流，確保dab軟開關(guān)下的正常工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)如下：

1.解決了dab輕載時(shí)電流的回流，確保dab軟開關(guān)下的正常工作。

2.既實(shí)現(xiàn)了電流畸變最小，又實(shí)現(xiàn)了dab功率器件的軟開關(guān)，減小了開關(guān)損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明dab系統(tǒng)的構(gòu)成圖。

圖2是本發(fā)明dab輕載下工作在軟開關(guān)的電壓、電流波形示意圖。

圖3是本發(fā)明dab輕載下符合軟開關(guān)條件的三個(gè)控制量臨界表面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于電流效率優(yōu)化的dab的軟開關(guān)方法的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明dab輕載下工作在軟開關(guān)的電壓、電流波形示意圖。圖3是本發(fā)明dab符合軟開關(guān)條件的三個(gè)控制量臨界表面示意圖，其中d0,zvs、d1,zvs、d2,zvs分別用d0、d1、d2表示。

本發(fā)明基于電流效率優(yōu)化的dab的軟開關(guān)方法的具體實(shí)現(xiàn)如下：

根據(jù)dab兩個(gè)端口的電壓v1，電壓v2和高頻變壓器變比n，根據(jù)式(1)的電壓調(diào)制比控制器計(jì)算電壓傳輸比m。輸出電壓v2與輸出電流i2通過測(cè)量得到。輸入電壓v1和變壓器變比n由具體裝置決定，由設(shè)計(jì)人員輸入到控制器中。通過乘法器得到dab帶載功率po，通過比例積分(pi)控制器，pi控制器參數(shù)kp和ki由預(yù)先設(shè)定，取值范圍為：0.001≤kp≤10，0.001≤ki≤10。然后將得到的pi控制器輸出k與電壓傳輸比m，輸出給控制器中的調(diào)制單元，根據(jù)式(2)計(jì)算出輕載下3個(gè)移相控制量d1,zvs、d2,zvs、d0,zvs，根據(jù)式(3)，計(jì)算軟開關(guān)的條件。根據(jù)式(4)，計(jì)算防止負(fù)載電流回流的條件。最后驅(qū)動(dòng)功率器件s1～s4，q1～q4，控制dab功率器件的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)下負(fù)載電流的回流。

如圖2所示，vp為功率器件s1的電壓波形，vs為功率器件q1的電壓波形，il功率器件q1的電流波形，從中可以看出，雖然負(fù)載電流較小，但并沒有出現(xiàn)回流問題，確保了dab的正常運(yùn)行。

由此可見，根據(jù)本發(fā)明所示的調(diào)制方法，在電流優(yōu)化運(yùn)行下dab軟開關(guān)工作時(shí)，避免了輕載下負(fù)載電流的回流。