[发明专利]双主动全桥直流变换器的优化控制方法

说明书

本发明公开了一种双主动全桥直流变换器的优化控制方法，包括：当检测到由于负载的变化导致传输功率变化时，在瞬态周期内固定双主动全桥直流变换器的工作状态；控制电感两端的电压差为最大值。基于固定变换器瞬态周期运行模态，用于消除双主动全桥直流变换器中瞬态响应时偏置电感电流，大大提高了双主动全桥变换器的运行效率，大幅简化优化算法分析的复杂度，同时实现最快的瞬态切换。

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固定变换器瞬态周期运行模态的消除双主动全桥直流变换器中瞬态响应时偏置电感电流的优化控制方法。

背景技术

作为高压变换系统中的重要组成部分，隔离式双向主动全桥直流变换器(Bi-directional Dual-active-bridge,DAB)具有易实现软开关、高功率密度、电气隔离、双向功率传输等优点，广泛运用在分布式发电系统、储能系统、微网系统、可再生能源联合发电系统、电动汽车等领域。图1所示为DAB变换器的拓扑结构，其中原边全桥H1由四个开关器件S₁～S₄组成，副边全桥H2由另外四个开关器件S₅～S₈组成，原边和副边通过变比为n:1的变压器进行电气隔离，L为高频电感，C₁和C2为直流滤波电容，V₁和V₂分别对应直流输入端与负载端，由于其结构的对称性，此拓扑结构可以进行反向功率传输。

在此双主动全桥变换器中，为了确保输出端电压的可控性以及传输的高效性，其控制方式主要采用三重移相控制策略。图2展示了使用两种三重移相控制策略的双向主动全桥变换器典型波形，V_ab与V_cd分别对应原边桥臂中点电压和副边桥臂中点电压。电感电流以i_L表示，其中D₁、D₂和D3分别为原边桥臂中点电压的内移相占空比、副边桥臂中点电压的内移相占空比，以及原副边桥臂中点电压上升沿外移相占空比。在变换器运行过程中，由于负载情况的多变性，在两种稳定运行状态切换瞬间，由于电感电流非突变性，将导致直流偏置电流的产生，进而降低双主动全桥变换器的运行效率。

目前已有的针对瞬态电感直流偏置的优化控制策略是根据具体移相控制方式确定后，通过比较前后稳态中移相占空比大小，列出优化方程，分别计算瞬态过程每个移相占空比大小，从而进行针对瞬态周期的优化。但此类优化方法不具有普适性，当移相控制方式改变后，优化方程需根据改变情况进行重新调节，导致优化过程计算量大。除此之外，瞬态过渡周期较长且分析过程复杂。

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双主动全桥直流变换器的优化控制方法。基于固定变换器瞬态周期运行模态，用于消除双主动全桥直流变换器中瞬态响应时偏置电感电流，大幅简化优化算法分析的复杂度，同时实现最快的瞬态切换。

本发明的技术方案是：

一种双主动全桥直流变换器的优化控制方法，包括以下步骤：

S01：当检测到由于负载的变化导致传输功率变化时，在瞬态周期内固定双主动全桥直流变换器的工作状态；

S02：控制电感两端的电压差为最大值。

优选的技术方案中，所述步骤S02中控制电感两端的电压差为最大值的方法包括：

当由于负载的变化导致传输功率上升时，将开关管S₂，S₃，S₅和S₈导通，将开关管S₁，S₄，S₆和S₇关断；