[发明专利]双有源桥变换器最小回流功率双重双向内移相控制方法

说明书

本发明公开了双有源桥变换器最小回流功率双重双向内移相控制方法。在恒功率传输情况下，与双重移相调制相比，双重双向内移相调制有着抑制外移相占空比扰动对内移相占空比影响的优势，从而使得控制系统更加稳定，传输功率更加平稳。本方法是在双重双向内移相调制的基础上，提出一种最小回流功率控制方法。该方法能在输出不同功率时通过自动调节，找到回流功率最优运行点,从而大幅度降低回流功率，有效地提高变换器的效率。因此，相对双重移相调制而言，本发明方法更适合应用于双有源桥变换器作为能量传输单元的系统中，特别是对控制稳定性要求高的场合。前景非常广泛，易于推广。

技术领域

本发明属于电气工程领域的双向直流变换器能量传输技术，具体涉及双有源桥变换器最小回流功率双重双向内移相控制方法。

背景技术

双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器具有功率双向流动、高功率密度、低成本、高可靠性以及高效的特点。越来越多地应用在大功率能量传输中。常见的调制方法有传统移相、拓展移相、双重移相、三重移相。针对不同的调制方法，能量传输过程中都存在回流功率的问题，即当原边H桥的交流输出电压U_ab和电感电流i_L方向相反时，电感中储存的能量回流到输入电压U₁侧，这部分的功率为回流功率Q。

回流功率Q直接影响着双有源桥变换器的传输效率。因此，如何实现最小回流功率运行受到越来越多的关注。这既有学术论文对此做了深入的理论分析，也有实际应用的工程方法。目前，针对DAB回流功率的优化主要是针对不同调制方法而言的。如发明专利申请《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》(CN 107911028 A)和发明专利申请《隔离型双向直流变换器最小回流功率移相控制方法》(CN 106981992 A)。

其中，中国发明专利申请公开说明书CN 107911028 A于2018年4月13日公开的《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》就是针对拓展移相调制下减小回流功率的方法，其存在以下不足：

1、虽然实现了回流功率最优化控制，但是采用拓展移相调制方法，原边H桥输出波形为三电平，副边H桥输出波形为两电平，即原副边H桥电压转换状态不同，控制系统不易实现。

2、拓展移相调制只在变压器的一侧H桥内引入内移相角，与双重移相调制控制的自由度相同，但相比于双重移相调制，拓展移相调制不仅存在不对称性，而且动态性能较差。

中国发明专利申请公开说明书CN 106981992 A于2017年7月25日公开的《隔离型双向直流变换器最小回流功率移相控制方法》就是针对双重移相调制下减小回流功率的方法，其存在以下不足：

1、虽然实现了回流功率最优化控制，但是这种调制方法在恒功率传输时，外移相占空比D₂微小的变化会产生内移相占空比D₁较大的变化，导致控制系统不稳定。因此，该调制方法不适用对稳定性要求高的场合。

2、采用双重移相调制，轻载时外移相占空比微小的变化会产生很大的浪涌电流，严重时会损坏开关管IGBT。