[发明专利]扩展移相控制的双有源桥变换器电流应力优化控制方法

权利要求书

1.一种扩展移相控制的双有源桥变换器电流应力优化控制方法，其特征在于，本优化控制方法所涉及的双有源桥变换器的电路拓扑包括输入电压U₁、输入滤波电容C₁、原边全桥电路、辅助电感L、高频变压器T、副边全桥电路、输出滤波电容C₂和负载电阻R；所述原边全桥电路包括：第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄，开关管S₁～S₄均反并联一个二极管；所述副边全桥电路包括：第五开关管S₅、第六开关管S₆、第七开关管S₇、第八开关管S₈，开关管S₅～S₈均反并联一个二极管；

所述输入电压U₁与输入滤波电容C₁并联，负载电阻R作为输出端与输出滤波电容C₂并联连接；第一开关管S₁和第二开关管S₂构成原边全桥电路的第一桥臂，第三开关管S₃和第四开关管S₄构成原边全桥电路的第二桥臂，第一桥臂的中点经过辅助电感L与高频变压器T原边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与原边绕组的另一端相连；第五开关管S₅和第六开关管S₆构成副边全桥电路的第一桥臂，第七开关管S₇和第八开关管S₈构成副边全桥电路的第二桥臂，第一桥臂的中点和副边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与副边绕组的另一端相连；

所述扩展移相控制根据内移相比和外移相比的大小关系，可分为以下两种模式：

模式1，对应的边界条件为0≤D₁≤D₂≤1；

模式2，对应的边界条件为0≤D₂D₁≤1；

其中，内移相比D₁，定义为原边全桥电路中第一开关管S₁与第四开关管S₄的相位差与π的比值；外移相比D₂，定义为原边全桥电路中第一开关管S₁与副边全桥电路第五开关管S₅的相位差与π的比值；

所述优化控制方法包含以下步骤：

(1)采样变换器的输入电压U₁、输出电压U₂，计算得电压转换比k，将输出电压U₂与参考输出电压U_oref作差送入PI控制器，得到标幺化传输功率p；

(2)将所述标幺化传输功率p和电压转换比k输入到电流应力优化控制单元，获得全局范围内最优的移相比组合D₁、D₂；

(3)将内移相比D₁、外移相比D₂通过PWM脉冲宽度调制产生开关管S₁～S₈的驱动脉冲，并输入到双有源桥变换器相对应开关管的控制端，完成控制过程。

2.根据权利要求1所述的优化控制方法，其特征在于，步骤(2)中所述将所述标幺化传输功率p和电压转换比k输入到电流应力优化控制单元，获得全局范围内最优的移相比组合D₁、D₂，具体包括：

(2.1)根据输入电压U₁、输出电压U₂、高频变压器T变比n、开关频率f、辅助电感L、内移相比D₁和外移相比D₂，获得变换器在扩展移相控制时两种模式下的传输功率P：

(2.2)以最大传输功率P_max为基准值，对变换器传输功率进行标幺化，得到扩展移相控制时两种模式下标幺化传输功率p：

式中，P_max为最大传输功率，P_max＝nU₁U₂/8fL；

(2.3)根据输出电压U₂、变换器变比n、开关频率f、辅助电感L、内移相比D₁、外移相比D₂和电压转换比k，得到变换器在扩展移相控制时两种模式下的电流应力为：

式中，k为电压转换比，k＝U₁/nU₂；

(2.4)以最大传输功率对应的输入电流i_N＝nU₂/8fL为基准值，对扩展移相控制时两种模式下的电流应力进行标幺化，得到标幺化电流应力为：

(2.5)针对每一种模式，分别根据其模式约束条件和标幺化传输功率得出可行域，对标幺化电流应力进行求导，得出可行域内最优的移相比组合使得电流应力最小；

(2.6)将两种模式下最小电流应力对比，得出全局范围内的最小电流应力，得到实现变换器电流应力最小的最优移相比组合D₁、D₂。