[发明专利]一种双向DC/DC变换器的移相控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于最优基波的双向DC/DC变换器的移相控制方法及系统。该移相控制方法包括：获取双向DC/DC变换器的原边侧内移相角α₁和副边侧内移相角α₂；获取双向DC/DC变换器的外移相角β’；获取双向DC/DC变换器的原边侧死区时间换算移相角α_1dz和副边侧死区时间换算移相角α_2dz；根据原边侧内移相角α₁和副边侧内移相角α₂对外移相角β’修正得到修正后的外移相角β；根据α₁、α₂、α_1dz、α_2dz和β计算双向DC/DC变换器的原边侧参考偏移相位角D1、原边侧滞后桥臂偏移相位角D2、副边侧滞超前臂偏移相位角D3和副边侧滞后桥臂偏移相位角D4中一个或多个。本发明可以解决系统轻载输出时存在较大无功功率及流过变压器漏感交变电流的有效值、峰值过高以及系统损耗大、效率低的问题。

技术领域

本发明涉及一种双向DC/DC变换器的移相控制方法及系统，具体是一种隔离型双向DC/DC变换器的三移相最优基波策略。

背景技术

随着新能源直流微电网系统、混合动力汽车系统和节能电梯系统等配电设备电气自动化程度的逐渐提高以及生产技术的不断发展和革新，双向DC/DC变换器得到越来越广泛应用。与此同时，新的应用领域对双向DC/DC变换器提出更加全面的要求，如：体积小、重量轻、可靠性高、高频和低损耗等，这些要求是将双向变换器投入实际应用的重要指标。广泛的应用领域推动着双向DC/DC变换器向前发展；与此同时，研制出性能出众的双向DC/DC变换器对拓展双向DC/DC变换器的应用范围具有十分重要的意义。

近几年来研究双有源全桥双向DC/DC变换器控制方式，主要集中在不同控制方式下系统的功率特性、管子电流应力等方面的分析。如传统的单移相控制方式只能控制原边与副边桥间移相角变量，该方式简单且易实现闭环调节，但无法调节系统的综合功率特性，如无功功率、管子电流应力等，导致了系统轻载输出时存在较大无功功率，流过变压器漏感交变电流的有效值、峰值过高，系统损耗大、效率低等问题。

相应的，为了解决以上弊端，不同的多变量控制方式也相继被提出，其中双移相调制方式不仅原边与副边桥间移相角，同时也在原边桥内或副边桥内产生移相。通过寻找两个移相角的最优组合，在保证输出功率一定的情况下，可大幅度降低系统的无功功率和电流应力，进而大幅度提高系统效率。

有学者提出了三重移相控制方式，这种控制方式不仅原边与副边桥间移相角，而且在原边桥内和副边桥内也产生移相角。将系统的控制操作分为了多个不同的阶段，并通过相关算法分析了在该控制方式下系统可以保持高效率和高稳定性。当前关于双有源全桥双向DC/DC变换器的控制策略均是为了减小无功功率、降低损耗从而提高变换器的工作效率。除了对几种控制方式下变换器的工作原理进行分析之外，对系统进行相应的数学建模，对相关的表达式进行推导，并给出了稳态数学模型比较不同控制方式下变换器的功率特性。

然而，双有源全桥双向DC/DC变换器在不同控制实现移相方式下，并未考虑到移相控制方式最后在调制过程中最优特性，从理论上推导，可以发现，不同调制方式对系统的无功功率、降低损耗、电流应力等多方面均存在影响，而采用最优控制调制策略，将使得系统综合性能大幅提升起到关键作用，同时，对于不同控制方式，如常见的单移相控制方式、双移相控制方式或者三移相控制方式等相关组合方式，是否具备一套统一性最优基波策略来实现各种控制算法显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的提供一种基于最优基波的双向DC/DC变换器的移相控制方法及系统。

根据本发明的第一个发明，提供一种双向DC/DC变换器的移相控制方法，包括：

步骤A、获取双向DC/DC变换器的原边侧内移相角α₁和副边侧内移相角α₂；

步骤B、获取双向DC/DC变换器的外移相角β’；