[发明专利]单移相调制的DAB变换器的线性化控制方法

说明书

一种单移相调制的DAB变换器的线性化控制方法，通过在数字PI控制器和DAB变换器之间增加一个线性化单元，抑制单移相调制的DAB变换器的非线性特性。该方法将DAB变换器系统近似整定为一个线性系统，防止负载突变或参考输入突变时引发的振荡，从而保证在不同负载和不同参考电压下DAB变换器的全局稳定性。该方法运算复杂度小、易于实现，能提升变换器系统的动态性能，增强变换器的抵抗扰动的能力。

技术领域

本发明涉及DC/DC高频隔离变换，特别是一种单移相调制的DAB变换器线性化控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，高频隔离功率转换技术将越来越多的应用到电网中，成为实现电网中快速灵活控制的重要手段。基于移相控制(Phase shift modulationscheme,PSMS)技术的双有源全桥变流器(Dual Active Bridge-Isolated BidirectionalDC/DC Converter，简称为DAB变换器)具有功率密度高、动态响应快、容易实现软开关、功率能双向流动等优点，在不间断电源、电动汽车、固态变压器等场合广受欢迎。常见的DAB变换器的控制方式为移相控制，在高频变压器的原边端口和副边端口产生具有相对相移的电压方波，通过改变两个电压方波的占空比和相对相移调节流经变换器的功率。根据控制变量的选择，常见的DAB变换器的调制方式有：单移相调制(Single phase shift modulation,SPSM)、双重移相调制(Dual phase shift modulation,DPSM)、扩展移相调制(Extendedphase shift modulation,EPSM)和三重移相调制(Triple phase shift modulation,TPSM)等。其中SPSM所需调节的控制量最少，实现简单，应用最为广泛。

然而对于DAB变换器而言，采用SPSM调制时，系统呈现出非线性特性。当变换器负载减轻或者参考电压降低时，变换器的稳定裕度会随之降低，从而使变换器的动态特性恶化，带来潜在的不稳定因素。为了增强DAB变换器的稳定性和其抵抗干扰的能力，需要抑制这种非线性因素的影响。而如何抑制DAB变换器的非线性，将其近似整定为一个线性系统，是提高DAB变换器动态性能的关键问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种单移相调制的DAB变换器线性化控制方法，该方法通过在数字PI控制器和DAB变换器之间增加一个线性化单元，抑制闭环系统的非线性特性，将DAB变换器近似整定为一个线性系统，提高了DAB变换器动态性能。

本发明的技术解决方案如下：

一种单移相调制的DAB变换器线性化控制方法，所述的DAB变换器由直流电压源、原边单相全桥、副边单相全桥、高频隔离变压器、高频电感和控制器组成，所述的原边单相全桥4个全控开关器，副边单相全桥四个全控开关器件；所述的原边单相全桥的直流母线的正极与对应的直流电压源的正极相连，原边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流电压源的负极相连，原边单相全桥的交流侧通过高频电感与高频隔离变压器的原边相连；所述的副边单相全桥的直流母线的正极与对应直流负载的正极相连，副边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流负载的负极相连，副边单相全桥的交流侧与高频隔离变压器的副边相连，所述的高频隔离变压器的变比为n:1；所述的原边单相全桥的开关器件的控制信号的输入端和副边单相全桥的开关器件的控制信号的输入端与所述的控制器对应的开关信号的输出端相连；其特点在于，该方法包括如下步骤：

1)所述的控制器由依次的采样单元、数字PI控制器、线性化单元和单移相调制单元构成；所述的单移相调制单元的各开关控制信号的输出端分别与所述的DAB变换器的原边全桥相应的开关器件与副边单相全桥的开关器件的控制端相连；

2)所述的采样单元采集所述的DAB变换器的输出电压V_out[n]，所述的PI控制器按照公式(1)计算输出f[n]并输入所述的线性化单元：