[发明专利]一种双有源全桥直流变换器功率换向的暂态控制方法

说明书

本发明实施例提供了一种双有源全桥直流变换器功率换向的暂态控制方法。该方法包括，接收用户输入的目标稳态功率以及初始稳态功率，若判断双有源全桥直流变换器的功率切换方式为由正向传输转变为反向传输，根据目标稳态功率以及初始稳态功率通过公式计算出原边方波电压v_h1暂态时的负脉宽和副边方波电压v_h2暂态时的正脉宽；若判断双有源全桥直流变换器的功率切换方式为由反向传输转变为正向传输，同理得出原边方波电压v_h1暂态时的负脉宽和副边方波电压v_h2暂态时的正脉宽，以改善双有源全桥直流变换器功率换向时的暂态性能。本发明的方法不仅消除了双有源全桥直流变换器进行功率传输切换时的暂态直流偏置，而且实现了暂态软开关，大大降低了元器件受损的风险。

技术领域

本发明属于功率转换器技术领域，尤其涉及一种双有源全桥直流变换器功率换向的暂态控制方法。

背景技术

随着可再生能源和智能电网技术的快速发展，不同能源之间频繁的功率交换需求越来越普遍，以实现灵活的电源管理，双向功率转换器在那些需要进行功率双向传输的应用场合下发挥着重要的作用，如：电池能量储能系统、不间断电源、电动汽车、固态变压器。双有源全桥直流变换器是双向功率转换器中最典型的电路拓扑，其具有实现高功率密度、电气隔离、软开关、双向传输功率、模块化、对称的结构等优点，因此引起了广泛的关注和研究。实现功率双向传输的控制策略中最广泛且最具有代表性的有单移相控制、扩展移相控制、双移相控制和三移相控制，大多数研究主要是集中在控制策略的稳态性能，而对控制策略的暂态性能研究非常少。

双有源全桥直流变换器在传统的单移相控制下改变功率传输的方向时，在暂态过程中会出现暂态硬开关问题和在功率电感电流中产生直流偏置问题。暂态硬开关问题在开关器件上产生巨大的电压尖峰，会导致开关器件的电压应力增加以及变换器的电磁干扰性能变差。直流偏置问题在情况严重下会导致磁性元件饱和、加大开关器件的电流应力和功率损耗，甚至会损害开关管。

在现有的暂态优化技术中，仅仅消除了双有源全桥直流变换器进行功率双向传输时的暂态直流偏置问题，而暂态硬开关问题依然存在。可见解决双有源全桥直流变换器进行功率双向传输时硬开关问题即实现双向功率转换器暂态软开关意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出的双有源全桥直流变换器功率换向的暂态控制方法，旨在解决双有源全桥直流变换器进行功率双向传输时的暂态直流偏置和暂态硬开关问题。

本发明实施例提供了一种双有源全桥直流变换器功率换向的暂态控制方法，该方法包括：

接收用户输入的目标稳态功率以及初始稳态功率，所述目标稳态功率的传输方向与所述初始稳态功率的传输方向相反；

根据目标稳态功率以及初始稳态功率判断双有源全桥直流变换器的功率切换方式；

若双有源全桥直流变换器的功率切换方式为由正向传输转变为反向传输，根据目标稳态功率以及初始稳态功率计算原边电压与副边电压的目标稳态相位差的大小以及原边电压与副边电压的初始稳态相位差的大小；

通过公式计算出原边方波电压v_h1暂态时的负脉宽；

通过公式计算出副边方波电压v_h2暂态时的正脉宽；

若双有源全桥直流变换器的功率切换方式为由反向传输转变为正向传输，根据目标稳态功率以及初始稳态功率计算原边电压与副边电压的目标稳态相位差的大小以及原边电压与副边电压的初始稳态相位差的大小；

通过公式计算出原边方波电压v_h1暂态时的负脉宽；

通过公式计算出副边方波电压v_h2暂态时的正脉宽；