[发明专利]基于双有源桥整流器无电流采样功率因数校正的控制方法

说明书

本发明公开的基于双有源桥整流器无电流采样功率因数校正的控制方法，属于电力电子领域的储能用的AC‑DC整流器领域。本发明双有源桥(DAB)变换器通过变压器进行隔离，变压器原、副边分别为两个全桥，输出用于连接任意负载。通过DAB变换器工作模态的切换，控制两个全桥的占空比和逆变的电压波形相对应的移相角实现整流器功率因数校正。为了将DAB变换器用于AC‑DC整流器领域，且实现无电流采样的功率因数校正，本发明在实现功率因数校正和输出电压控制的基础上，综合优化双有源桥整流器的稳定控制和高效率，对导通损耗和零电压软开关的模态控制进行优化，根据需要实现工作模态的切换，并保证DAB变换器8只开关管的软开关和变压器峰值电流的优化。

技术领域

本发明涉及一种基于双有源桥整流器无电流采样功率因数校正的控制方法，属于电力电子领域的储能用的AC-DC整流器领域。

背景技术

传统的隔离型AC-DC整流器一般采用两级的结构，采用非隔离功率因数校正PFC连接隔离型DC-DC。AC-DC输出为恒定的直流电压，通过隔离型DC-DC调节输出电压。2016年在IEEE Transactions on Power Electronics【电力电子期刊】发表了“Optimal ZVSModulation of Single-Phase Single-Stage Bidirectional DAB AC–DC Converters”一文，文中提出了采用工频全桥整流级联双有源桥的方式实现隔离型AC-DC变换器，由于采用工频全桥整流，省去了功率因数校正需要的滤波电感和滤波电容。通过双有源桥控制输出电压。但是为了实现所有开关管的软开关，需要额外的电感并联在双有源桥全桥输出。同时为了实现交流侧的单位功率因数，不仅需要采样交流电压进行锁相，同时还需要采样交流电流以进行闭环控制。由于采用了交流电流环，环路的稳定性必然受到交流侧线路阻抗影响。为了实现软开关和导通损耗的优化控制，通过离线运算制作表格存储到数字控制器中，需要通过查表的方式确定变换器的工作模态。

2020年2月在IEEE Transactions on Industrial Electronics【电力电子期刊】发表了“A Novel Current Modulation Method to Eliminate Low-Frequency Harmonicsin Single-Stage Dual Active Bridge AC–DC Converter”一文，采用同样的电路拓扑，实现了AC-DC变换器，文中提出了一种不需要采用交流电流就可以实现单位功率因数的控制策略。但是文中采用的方法无法实现所有开关管的零电压开通软开关，因此开关损耗较大。不适合应用在高频的场合，同时变压器中电流工作在断续的模式，变压器和开关管的峰值和有效值电流都较大，所以导通损耗也无法得到优化。

为了综合优化所述隔离型双有源桥AC-DC整流器的稳定控制和高效率，需要对导通损耗和零电压软开关的模态控制进行优化。本发明将提出一种无交流电流采样的单位功率因数控制策略，在实现功率因数校正和输出电压控制的基础上，实现所有双有源桥变换器所有工作模态的软开关和变压器峰值电流的优化。

发明内容

为了将双有源桥(DAB)变换器用于AC-DC整流器领域，且实现无电流采样的功率因数校正，本发明公开的基于双有源桥整流器无电流采样功率因数校正的控制方法要解决的技术问题是：提供一种基于双有源桥整流器无电流采样的功率因数校正的控制方法，在实现功率因数校正和输出电压控制的基础上，综合优化双有源桥整流器的稳定控制和高效率，对导通损耗和零电压软开关的模态控制进行优化，根据需要实现工作模态的切换，并保证DAB变换器8只开关管的软开关和变压器峰值电流的优化。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。