[发明专利]双有源全桥直流变换器的优化控制方法

权利要求书

1.双有源全桥直流变换器的优化控制方法，所述双有源全桥直流变换器包括输入侧全桥变换器、输出侧全桥变换器，以及连接两侧全桥变换器的高频变压器，其特征在于，所述优化控制方法采用多重移相控制，通过控制输入、输出侧全桥变换器内桥臂与桥臂间的开关相位差，以及两侧全桥变换器之间的开关相位差，作为最优控制变量组合控制直流变换器传输功率的大小和方向；

所述优化控制方法包括：对直流变换器中的各个桥臂开关函数、等效电路状态变量进行一阶谐波近似，推导出稳态状态变量解析解；通过解析解的二次分析，推导出在给定直流母线电压、传输功率和开关频率的前提下，多重移相控制下的最优控制变量组合；

对各个开关的开关函数进行一阶谐波近似后，对双有源全桥直流变换器进行等效电路建模：各个开关当成理想开关，变压器当成理想变压器和漏电感串联的结构；

完成电路建模后，变压器端电压表达为输入输出侧直流母线电压和全桥变换器中点位输出开关函数之间的关系，而全桥变换器中点位输出开关函数由变换器内各桥臂的开关函数代入得到；根据等效电路模型进行状态空间数学表达，进而计算出变压器电流的有效值，得到电路中的近似导通损耗表达式。

2.根据权利要求1所述的双有源全桥直流变换器的优化控制方法，其特征在于，所述最优控制变量组合，应用于闭环控制实现中时，设计闭环控制器来控制控制变量逼近所述最优控制变量组合，实现对传输功率效率的最大优化。

3.根据权利要求2所述的双有源全桥直流变换器的优化控制方法，其特征在于，在多重移相控制方式中，全桥变换器各个桥臂中的上下两个开关采用互补的开关模式，占空比为50%，对各个开关的开关函数进行一阶谐波近似。

4.根据权利要求3所述的双有源全桥直流变换器的优化控制方法，其特征在于，得到电路中的近似导通损耗表达式的同时，输入侧全桥变换器的线电流表达为输入侧变压器电流和全桥变换器中点位输出开关函数的关系，提取直流分量，得到输入侧直流线电流的表达式，进而得到传输功率表达式。

5.根据权利要求4所述的双有源全桥直流变换器的优化控制方法，其特征在于，采用MATLAB工具求解在给定直流母线电压、传输功率和开关频率的前提下使得电路中的近似导通损耗最小的最优控制变量组合。

6.根据权利要求5所述的双有源全桥直流变换器的优化控制方法，其特征在于，MATLAB通过对输入输出侧直流母线电压和传输功率工作区间范围内的每一个工作点进行如上的最优化求解，记录最优工作点对应的相位控制变量；在具体的闭环控制实现中，设计闭环控制器，控制控制变量逼近理论推导的最优工作点对应的一组相位控制变量，实现对传输功率效率的最大优化。