[发明专利]一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法

说明书

本发明专利公开了一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法，在变换器启动后，在设定的软起动时间t_start内，原副边全桥内移相角D₁由T逐渐减小到0，保证原副边全桥输出电压方波占空比由0增加到50％。同时给定电压为斜坡给定，移相角D₂由电压闭环控制，输出电压给定斜率和原副边内移相角给定斜率相同，消除启动过程中的电感电流冲击。通过这种方法，可以有效抑制变换器启动过程中的电流冲击和直流电压震荡，无需外部附加辅助启动电路，而且启动过程中不需要切换变换器工作模态，启动逻辑简单可靠，启动后可以直接切换到其他优化控制策略，不会存在暂态可以实现对变换器控制的无缝衔接。

技术领域

本发明专利属于电气工程领域的双向直流变换器能量传输技术，具体涉及一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法。

背景技术

隔离型双向直流变换器主要由一个高频变压器和两个全桥电路构成，具有模块化对称结构、双向功率传输能力等优点，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中等。

隔离型双向直流变换器通常采用移相控制，按照控制移相角的数量可以分为单移相控制、双重移相控制和三重移相控制，由于变换器拓扑的工作特点分析可知，常规的通过限制给定信号的方法无法实现变换器的软启动，因为在启动瞬间，输出电容将被视为短路状态，如果没有软启动控制策略，变换器会产生较大的冲击电流，在高压大功率场合下尤为明显，因此需要相应的软启动控制方法保证变换器的稳定运行。

现有的改善上述现象的方法主要有以下几种：通过增加附加软启动电路，例如加入软启动电阻等限制启动过程中的冲击电流，但这种方法会增加成本同时也增加了变换器的电路损耗；通过闭锁二次侧全桥开关器件，给一次侧原边全桥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的大小，降低对变换器器件影响的可能，但这种方式启动过程中涉及到工作模式的切换，切换过程容易产生冲击并且控制方法相对复杂；另一种是将二次侧同样也控制成整流电路，通过控制原边桥式电路的驱动信号实现输出电压和给定电压同时上升，这种方法没有工作模式切换，但启动过程中原副边工况不对称，控制器容易饱和，想实现变换器两个功率流向的双向软启动控制，需要改变控制逻辑，相对繁琐。

以上的控制方法虽然都能在一定程度上有效的抑制启动冲击电流，但是存在着软启动过程中工作模态多、原副边工况不对称、不适用于变换器双向软启动等的问题，因此为实现高压大功率双向全桥直流变换器的软启动控制，有必要对现有的软启动控制方法做进一步的研究改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法。本发明通过原副边全桥内部移相角和给定电压协同调节控制，可以实现输出侧母线电容平稳上升，从而有效的抑制启动电流，启动过程简单，原副边工况对称，无需复杂的控制逻辑，不需切换变换器工作模态。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法，其中本方法所涉及的双向全桥直流变换器包含直流电源U₁、一个输入电容C₁、一个原边全桥H₁、一个辅助电感L、一个高频变压器T、一个副边全桥H₂、一个输出电容C₂和一个负载电阻R；所述的原边全桥包括四个开关管，记为开关管S_i(i＝1，2，3，4)，所述副边全桥包括四个开关管，记为Q_i(i＝1，2，3，4)。

本发明中提出的控制方法步骤如下：

1)隔离型双向直流变换器启动后，输入侧全桥和输出侧全桥内部移相角给定为T(半个开关周期)。