[发明专利]一种双有源全桥双向DC/DC变换器的磁平衡控制方法

说明书

本发明公开了一种双有源全桥双向DC/DC变换器的磁平衡控制方法，其检测双有源全桥双向DC/DC变换器的高压侧和/或低压侧的电流信息；通过数字信号处理器对电流数字信号进行倍频采样，设置采样率；在触发周期中，按照触发周期触发ADC转换器，在采样周期中，计算电流信息减去电流信息平均值后的绝对值，再次求平均值得到目标平均值；将电流信息直流偏置AdcOffsetWORK与电流信息直流偏置AdcOffsetINIT的差值作为高压侧和/或低压侧电流信息直流分量；当电流信息直流分量大于设定阈值时，通过电流信息直流分量得到DC/DC变换器的上下桥臂的驱动占空比调节量；将占空比调节量结合移相，得到DC/DC变换器的PWM寄存器装置值。本发明在不额外增加硬件的情况下实现磁平衡控制。

技术领域

本发明涉及一种双有源全桥双向DC/DC变换器的磁平衡控制方法。

背景技术

随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，全世界内对能源的需求逐年增加，煤、石油与天然气等传统不可再生能源日益减少。同时人们对化石燃料资源的过度利用，引发了如雾霾、酸雨、温室效应等一系列环境问题。因此绿色生态已经成为人类共识，如太阳能、风能和潮汐能等可再生新能源越来越被人们所重视和大力发展。众所周知，可再生能源都存在间歇性，需与储能单元、电力电子变换器实现电压和功率的稳定调节。

随着对节能减排的要求愈发提高，电力电子技术被应用到越来越多的领域中去。其中双有源全桥双向DC/DC变换器因其具有原件数量较少、输入输出功率处隔离、适合大功率应用、能够工作于较大的升/降压范围、可靠性高、元件电压电流应力、ZVS软开关、功率密度高、模块化、功率可双向流动等优良特性而在诸多领域得到了广泛应用。新能源可能在一段时间内产生巨大的波动，不能为负载提供稳定的电压和功率，因此间歇式新能源经常和储能单元结合在一起作为混合动力能源。双有源全桥双向DC/DC变换器双有源全桥双向DC/DC变换器作为一种常用的隔离双向DC/DC变换器通常被用作系统中的关键拓扑，一端连接新能源发电单元，另一端连接储能单元，从而根据实际情况控制调节新能源发电输出直流母线和负载之间的能量双向流动。当间歇式新能源能够提供足够多的能量时，除给负载供电外，富余的能量将通过双有源全桥双向DC/DC变换器对储能单元进行充电；当新能源提供的能量不足时，需要通过双有源全桥双向DC/DC变换器将储能单元的能量稳定快速输出，使系统稳定可靠工作。

在硬件拓扑上，如图1所示，双有源全桥双向DC/DC变换器包含两个电压源型全桥电路和一个高频变压器。正是由于其电路结构对称，因而可以实现功率流的双向传递；此外，其无源器件只有一个与高频变压器串联的电感，因此可以直接利用其变压器的杂散电感及漏感来传递能量，而不必担心部分其他拓扑漏感带来的损耗问题。尽管双有源全桥双向DC/DC变换器有上述的众多优点和广泛的应用场景，但是它却也存在问题：当双有源全桥双向DC/DC变换器原/副边均采用全桥结构时，由于参数不一致，如上下管开通时间不一致、H桥对管压降之和不同、开关管门极驱动信号延时和PWM的精度分辨率不够等原因，可能会导致变压器和电感伏秒不平衡，引起双有源全桥双向DC/DC变换器电感电流和变压器磁通密度存在直流偏移的问题。这种磁通密度的直流偏移会导致变压器和电感损耗增大甚至磁芯出现磁饱和而烧毁。

总结来说，双有源全桥双向DC/DC变换器拥有众多优势和广泛的应用场景，但磁平衡问题将导致系统无法稳定工作，甚至造成其本身和与之有电气连接的供电设施和用电负载等的损坏。所以双有源全桥双向DC/DC变换器磁平衡控制对于提高其工作的稳定性和其相关应用的安全性等非常有意义。