[发明专利]基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范围的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换器领域，尤其涉及一种基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范 围的控制方法。

背景技术

作为智能电网储能系统的能量缓冲环节，储能系统获得广泛的应用。例如蓄电池、飞轮 和超级电容等储能单元通过双向直流变换器作为中间环节不仅能实现电能的双向流动，也能 够改善电能质量。因此，提高双向直流变换器的效率是储能任务的核心。考虑到储能电池的 放电深度，变换器将工作于宽功率变化范围，为了提高变换器的效率，必须实现在要求的功 率范围内的实现软开关工作，而传统的双向变换器只能在某一个功率范围内实现软开关，无 法满足储能电池的宽功率工作范围，从而降低了系统的效率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范围的 控制方法，本发明引入另外一个控制变量-调制移相角，确定软开关范围的约束条件，在满足 约束条件的前提下寻找最优解，能够保证变换器输出最大功率前提下实现全功率范围内的软 开关。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于双向全桥变换器的软开关宽输出电压范围的控制方法，包括以下步骤：

(1)将双向全桥变换器的所有开关管工作频率设有相同，设置同一桥臂的上下开关管 的死区时间；

(2)确定功率移相角和调制移相角为可调节变量，计算出电感初始电流和平均功率， 确定输出功率约束条件；

(3)根据功率移相角、半个周期时的电流约束条件，得到双向全桥变换器的原边桥的 实现软开关的条件，确定功率移相角的范围；

(4)对输出功率进行微分处理，使其微分值为零，确定最大功率条件下功率移相角和 调制移相角之间的关系，将采样得到的输出电压/电流信号作为反馈信号，进行PI运算后， 得到功率移相角给定，然后根据调制移相角计算得到调制移相角，根据得到的计算结果来改 变同步时序。

所述双向全桥变换器，包括原边桥和副边桥，其中，原边桥和副边桥均为包括四个开关 管的全桥拓扑结构，原边桥的中点通过谐振电感连接变压器的原边；副边桥的中点连接变压 器的副边。

进一步的，所述原边桥和副边桥均并联有电容。

所述原边桥和副边桥的开关管均并联有电容，并连接有一个反向二极管。

所述步骤(1)中，双向全桥变换器8个开关管工作频率相同，占空比均为50％。

所述步骤(2)中，在一个周期内，电感电流必须得到复位，因此电感电流必须满足：

i_L(0)＝-i_L(π)

根据上式可以计算出电感初始电流：

iL(0)=-(2V2δ+V1π-V2π2ωL)]]>

根据平均功率计算公式：