[发明专利]基于三重移相的单相双有源桥式直流变换器的软启控制方法

说明书

本发明公开了一种基于三重移相的单相双有源桥式直流变换器的软启控制方法，该软启控制方法在对二次侧电容充电过程时，通过在初始时刻对V₁侧引入一个暂态的移相比D_1Δ。然后半个开关周期后，V₁侧移相比指令恢复为D₁。V₂侧的内移相比为D₂。外移相比指令为D_f。就可有效抑制启动过程中电流峰值，大大降低因电流峰值过大对器件造成的损害，使二次侧电压平稳的达到指令值，且在启动过程中电感电流没有偏置，避免出现变压器磁饱和问题。

技术领域

本发明属于单相双有源桥式直流变换器技术领域，具体涉及一种基于三重移相的单相双有源桥式直流变换器的软启控制方法。

背景技术

单相双有源桥式直流变换器由一个单相高频变压器和两个全桥电路构成，其拓扑结构如图1所示。它是一种隔离型双向直流变换器。它具有高功率密度、较低的开关应力和易于实现软开关等优点。它适合应用于混合动力汽车、电力电子变压器以及智能电网中能量存储系统等。

对于单相双有源桥式直流变换器，在加正常工况的调制策略之前，二次侧电容电压需要从初始状态充电到一定的值，这个过程也叫做双有源桥式直流变换器的启动过程。在启动过程中，往往将二次侧桥式开关管闭锁，控制一次侧桥式开关管开通关断来完成对二次侧电容的充电。由于二次侧电容电压起始值为0，所以在起始时刻容易造成较大的冲击电流，对开关器件造成极大的损害危险，影响换流器的正常运行。在启动的过程中，双有源桥的等效电路相当于两侧电源直接加在电感L_s(由变压器漏感和线路串联电感等组成)上，在电感上会产生直流偏置现象，严重的话会导致变压器磁饱和，影响换流器的正常运行。

现有的改善上述现象的方法大概分为两类，一种是闭锁二次侧H桥开关器件，通过给一次侧桥式开关管窄的驱动脉冲来给二次侧充电，由于驱动脉冲很窄，所以能抑制冲击电流和电感电流偏置的大小，降低对换流器器件影响的可能。另一种是将二次侧也控制成正常开通关断的整流电路，通过控制两个桥式电路的驱动信号之间的移相角通过改变移相角的大小，就可以控制传输功率的大小。两种方法都能完成对二次侧电容充电，在充电的过程中，同样给直流变换器很小的移相角来抑制冲击电流和电感电流偏置问题，由图7可以看出偏置现象并没有完全消除，现有的改善方法都是减小功率流动的大小来抑制上述的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于三重移相的单相双有源桥式直流变换器的软启控制方法，该控制方法具有三个控制变量，通过在初始时刻引入一个暂态移相比D_1Δ，能大大降低因电流峰值过大对器件造成的损害，使二次侧电压平稳的达到指令值，且在启动过程中电感电流没有偏置，防止出现变压器磁饱和问题。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

基于三重移相的单相双有源桥式直流变换器的软启控制方法，包括：

在直流变换器处于对二次侧电容充电的工况下，通过在充电过程中控制V₁侧H桥电路的内移相比指令D₁的大小，使得在充电过程中电感电流没有偏置；其中，单相双有源桥式直流变换器由一个单相高频变压器和两个H桥电路构成；三重移相包含三个控制变量，即两个内移相比和一个外移相比，内移相比是指在一个开关周期T_s内，H桥电路输出的相电压函数v_ab(t)或v_cd(t)为1或-1的时间占整个开关周期的比例，即占空比，占空比小于或等于1；相电压函数的值为1代表该相输出正电平，其值为0代表该相输出0电平，值为-1代表该相输出负电平；v_ab(t)代表V₁侧H桥输出的相电压函数，v_cd(t)代表V₂侧H桥输出的相电压函数，外移相比代表两个H桥输出基波间的移相比。