[发明专利]双向双有源全桥变换器及其变频三重移相调制在线寻优方法

说明书

本发明公开了双向双有源全桥变换器及其变频三重移相调制在线寻优方法。利用傅里叶级数分解表示双向双有源全桥变换器的传输功率、谐振电感电流有效值平方与三重移相占空比D₀、D₁、D₂以及变换器开关频率f_sw四个控制量之间的数学关系，建立由三重移相占空比D₀、D₁、D₂与变换器开关频率f_sw构成的四维粒子空间。通过基于粒子群的全局在线寻优算法，对谐振电感电流有效值平方进行优化，得到任意给定传输功率时双向双有源全桥变换器对应四维空间中的最优控制量，从而实现双向双有源全桥变换器能在全负载范围内保持最低的环流功率、电感电流峰值和有效值，达到高效率软开关运行的目的。

技术领域

本发明属于特种开关电源技术领域，具体涉及双向双有源全桥变换器及其变频三重移相调制在线寻优方法。

背景技术

双向双有源全桥变换器(Bidirectional Dual Active Bridge，BDAB)能灵活控制不同直流电压等级之间的能量双向传输，同时实现电压、电流、功率监控与调度等功能，同时由于其具有控制方式灵活、动态响应快、结构对称等特点，因此在电动汽车与电网互动、储能系统充放电、电力电子变压器等方面具有巨大的应用潜力。在传统的调制方式下，双向双有源全桥变换器只能在较窄的工作范围内实现软开关，当轻载或是负载变化范围较大时，很难满足软开关条件，因此，如何改进相应的调制技术，保证双向双有源全桥变换器总是工作于软开关方式，减少电能损失，成为目前研究的热点之一。

目前，应用于双向双有源全桥变换器的调制方法主要分为单移相(SPS)调制方式、双重移相(DPS)调制方式和三重移相(TPS)调制方式三类。其中，SPS调制方式在重载时变换器易实现零电压开关(ZVS)，但其最优电压传输比为1，所以不适合端口电压变化的情况，同时存在回流功率过大问题。DPS调制方式解决了SPS调制方式下回流功率过大问题，但是电感电流与无功功率依然较高，导致无法进一步提高系统效率。TPS调制方式拥有三个控制自由度，保留了DPS调制方式优点的同时，可以降低电感电流峰值与有效值，减小无功功率，但在重载时DPS调制方式与TPS调制方式退化成SPS调制方式，使得电感电流不是最优的，从而影响系统整体效率。同时，目前TPS调制方式需要预先求取双向双有源全桥变换器系统参数，建立目标函数，并通过求解微分方程事先确定变换器的全局最优调制曲线。由于不能在线进行寻优，所以实用性会受到限制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出双向双有源全桥变换器及其变频三重移相调制在线寻优方法，来实现双向双有源全桥变换器在全负载范围内电感电流一直最优，且始终运行在软开关方式。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：