[发明专利]基于粒子群算法的双主动全桥直流变换器的效率优化方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的双主动全桥直流变换器的效率优化方法，包括：对原边全桥输出电压和副边全桥输出电压进行频域变换，进一步得到频域的采用多重移相控制策略的全桥变换器有功功率和无功功率；根据有功功率和无功功率得到最小无功功率的优化目标方程；采用粒子群算法求解目标方程，得到最优解；将得到的最优解送入控制器中调制原边开关管和副边开关管的驱动信号。利用频域分析与粒子群算法来大幅简化优化算法分析的复杂程度的同时，实现有效的最小无功功率控制从而大幅提高双全桥变换器的运行效率。

技术领域

本发明属于隔离式双向主动全桥直流变换器技术领域，具体地涉及一种基于粒子群算法的双主动全桥直流变换器的效率优化方法。

背景技术

隔离式双向主动全桥直流变换器(Dual active bridge,DAB)由于其具体双向传输能力、能量密度高、易实现软开关等优点，在分布式发电系统、电动汽车、可再生能源联合发电系统等领域有着广泛的应用。图1展示了DAB变换器主要有四个开关器件S₁～S₄组成的原边全桥电路与四个开关器件S₅～S₈组成的副边全桥电路，两个直流滤波电容C_in和C₀、一个高频电感L_s和变压器T。

在上述隔离式双向全桥变换器应用能量变换系统中，需要抑制变换器的无功功率来提高其运行的效率的同时确保输出电压与功率的灵活可调。因此双主动全桥变换器的控制主要采用的是多重移相控制策略。图2展示了使用多重移相控制策略的双向主动全桥变换器的变压器原边电压V₁，副边电压V₂和电感电流i_L.其中θ₁，θ₂和φ分别表示的是S₁和S₄，S₅和S₈还有原边电压V₁与副边电压V₂中点的相位差。由于多重移相控制中，电感电流i_L与原边输入电压V₁的极性并不是始终一致，因此电路中存在着无功电流引起的无功率，进而导致全桥变换器的运行效率下降。

目前已有的针对无功功率的双向全桥变换器的优化控制策略基本是根据优化目标与约束条件来列出变换器的优化方程，并进一步得到在不同电压变比与输出功率下的最优控制相移组合。其中优化目标多为无功功率的特征量，例如电流峰值等，而约束条件一般是变换器当前工作的电压变比、输出功率和工作模态。但采用特征量而不是无功功率本身会导致优化结果并不是变换器最优工作状态。除此之外，传统的时域优化方程会受到当前变换器工作模态的约束，导致优化方程计算量大并且分析复杂。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种基于粒子群算法的双主动全桥直流变换器的效率优化方法。利用频域分析与粒子群算法来大幅简化优化算法分析的复杂程度的同时，实现有效的最小无功功率控制从而大幅提高双全桥变换器的运行效率。

本发明的技术方案是：

一种基于粒子群算法的双主动全桥直流变换器的效率优化方法，包括以下步骤：

S01：对原边全桥输出电压和副边全桥输出电压进行频域变换，进一步得到频域的采用多重移相控制策略的全桥变换器有功功率和无功功率；

S02：根据有功功率和无功功率得到最小无功功率的优化目标方程；

S03：采用粒子群算法求解目标方程，得到最优解；

S04：将得到的最优解送入控制器中调制原边开关管和副边开关管的驱动信号。

优选的技术方案中，所述步骤S02中得到的最小无功功率的优化目标方程为：