一種雙向半橋三電平dc-dc變換器電流有效值最小化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及隔離型雙向DC-DC變換器的控制方法，尤其設(shè)及一種雙向半橋S電平DC-DC變換器的優(yōu)化控制。
【背景技術(shù)】
[000引隔離型雙向DC-DC變換器是可W二象限運行且能夠?qū)崿F(xiàn)輸入、輸出側(cè)電氣隔離的DC-DC變換器，它作為電力電子變壓器的一個重要組成部分，在智能微網(wǎng)、分布式發(fā)電系統(tǒng) W及電力機車牽引系統(tǒng)中被廣泛使用。
[0003] 大功率隔離型雙向DC-DC變換器較常用的是雙向全橋兩電平電路結(jié)構(gòu)，其拓?fù)淙?圖1所示，它由兩個對稱的H橋、中頻變壓器和兩個直流穩(wěn)壓電容構(gòu)成。該種變換器結(jié)構(gòu)簡 單，功率密度大，能實現(xiàn)電氣隔離且能量可雙向流動。但是在該種變換器拓?fù)渲械拿總€開關(guān) 管承受的電壓是輸入電壓或者輸出電壓，因而受開關(guān)管耐壓等級和器件成本限制，不適合 應(yīng)用于高電壓場合。
[0004] 雙向半橋S電平DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由兩個對稱的半橋S電平電 路、中頻變壓器和四個直流穩(wěn)壓電容組成。它除了具有雙向全橋DC-DC變換器的優(yōu)點外，還 具有的一個顯著特點是電路中每個開關(guān)管的電壓應(yīng)力只有輸入電壓或輸出電壓的一半。同 時，在工作電流不變的條件下，=電平變換器相比于兩電平電路可成倍提高變換器功率等 級。
[0005] 雙向半橋S電平DC-DC變換器應(yīng)用傳統(tǒng)移相控制的工作波形如圖3所示。其控 制原理是；電路中每個橋臂內(nèi)部上橋臂兩只開關(guān)管同時導(dǎo)通，下橋臂兩只開關(guān)管與上橋 臂兩只開關(guān)管互補導(dǎo)通。兩個橋臂之間相對稱的兩只開關(guān)管的導(dǎo)通信號之間存在移相角 與，，A的正負(fù)決定傳輸功率的方向，A的大小決定傳輸功率的大小。移相控制簡單易 實現(xiàn)，但是沒有利用圖2中變換器的S電平輸出優(yōu)點，同時，由于電感電流滯后于電壓，還 導(dǎo)致了一個開關(guān)周期內(nèi)的輸入與輸出方向出現(xiàn)功率環(huán)流（如圖3中的陰影部分）。當(dāng)輸入 輸出電壓幅值不匹配時，環(huán)流功率和電流應(yīng)力會大大增加，進(jìn)而增大了開關(guān)器件和磁性元 件的損耗，降低了變換器的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的W上缺點，本發(fā)明的目的是提供一種雙向半橋S電平DC-DC變換 器電流有效值最小化控制方法，在滿足傳輸負(fù)載所需功率的前提下實現(xiàn)電流有效值最小化 控制。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。
[0008] -種雙向半橋S電平DC-DC變換器電流有效值最小化控制方法，雙向半橋S電平 DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有S個控制量可控制，分別是一次側(cè)橋臂中點電壓占空比Di、二 次側(cè)橋臂中點電壓占空比化和一、二次側(cè)橋臂中點電壓之間的移相角D，。協(xié)調(diào)控制Di、化 和A使變換器在滿足傳輸負(fù)載所需功率的前提下同時實現(xiàn)電流有效值最小化控制，其主 要實施步驟如下：
[000引a)、控制器的電壓控制模塊通過對負(fù)載側(cè)電壓（V2)和參考電壓（V2uf)的誤差進(jìn)行 反饋控制，得到移相比嗎>;
[0010] b)、讀入a)結(jié)果，查找表模塊根據(jù)如下規(guī)則得到一次側(cè)橋臂電壓的占空比Di和二 次側(cè)橋臂電壓的占空比〇2:
[0011] 當(dāng)公。的范圍在陽，早]時，
[001引 當(dāng)Op的范圍在I
【主權(quán)項】
1. 一種雙向半橋三電平DC-DC變換器電流有效值最小化控制方法，雙向半橋三電平 DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有三個控制量可控制，分別是一次側(cè)橋臂中點電壓占空比D1、二 次側(cè)橋臂中點電壓占空比D2和一、二次側(cè)橋臂中點電壓之間的移相角〇,。協(xié)調(diào)控制Dn D2 和&使變換器在滿足傳輸負(fù)載所需功率的前提下同時實現(xiàn)電流有效值最小化控制，其主 要實施步驟如下： a) 、控制器的電壓控制模塊通過對負(fù)載側(cè)電壓（V2)和參考電壓（V2ref)的誤差進(jìn)行反饋 控制，得到移相比 b) 、讀入a)結(jié)果，查找表模塊根據(jù)如下規(guī)則得到一次側(cè)橋臂電壓的占空比DJP二次側(cè) 橋臂電壓的占空比D2:
c) 、將步驟a)、b)得到的、DJP D 2輸入開關(guān)信號產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，控 制主電路中開關(guān)器件的通斷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙向半橋三電平DC-DC變換器電流有效值最小化控制方法，雙向半橋三電平DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有三個控制量可控制，分別是一次側(cè)橋臂中點電壓占空比D1、二次側(cè)橋臂中點電壓占空比D2和一、二次側(cè)橋臂中點電壓之間的移相角在滿足傳輸負(fù)載所需功率的前提下實現(xiàn)電流有效值最小化控制。發(fā)明控制方法可以實現(xiàn)：協(xié)調(diào)控制D1、D2、在滿足負(fù)載所需功率的情況下，使變壓器電流有效值最小，從而減少電路中磁性元件的銅耗和開關(guān)管的通態(tài)損耗。同時，在整個傳輸功率范圍內(nèi)，電路中的所有開關(guān)管都能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓導(dǎo)通，有效減少了功率器件的開關(guān)損耗。
【IPC分類】H02M3-335
【公開號】CN104753356
【申請?zhí)枴緾N201510137648
【發(fā)明人】舒澤亮, 況祖杭, 郭瀟瀟, 何曉瓊
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月26日