[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

说明书

本发明公开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，包括如下步骤：(1)将扩展移相控制分为两种模式，通过采样变换器的输入电压、输出电压，计算得出标幺化传输功率和电压转换比；(2)根据标幺化传输功率和电压转换比得到全局范围内使电流应力最小的最优移相比组合，具体为根据标幺化传输功率和边界约束条件获得可行域，在可行域内对标幺化电流应力求导，得出每种模式下的最小电流应力，对比两种模式得到全局范围内的最小电流应力；(3)最优移相比组合通过PWM脉冲宽度调制产生开关管的驱动脉冲，完成控制过程。与传统单移相控制相比，本发明能明显降低电流应力，减小损耗，提升变换器的效率。

技术领域

本发明属于双向直流-直流变换器领域，特别是涉及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。

背景技术

太阳能等可再生能源成为解决能源短缺与环境污染的重要方式，但可再生能源受环境影响带来的间歇性和不稳定性给电网的稳定运行带来挑战。将新能源发电装置与储能环节结合构成的微电网成为解决电网不稳定运行的主要方式，由于直流微网中包含不同电压等级的母线，因此需要借助DC/DC变换器实现不同电压等级母线间的互联与能量传递。双有源桥变换器能够连接不同电压等级的直流母线，且因具有原副边拓扑结构对称、功率双向流动方便等优点，成为近几年的研究热点。

双有源桥变换器采用单移相控制时，仅有一个自由度，控制简单，但当输入输出电压不匹配时，存在较大的电流应力，增大变换器的损耗。为弥补单移相控制的不足，提出了扩展移相控制，通过增加移相控制的自由度，寻找最优的移相比组合实现对电流应力的优化。传统的电流应力优化控制方法包括拉格朗日求极值法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)法，拉格朗日求极值法仅适用于等式约束条件，而KKT法的限制约束条件公式极多，求解复杂。

针对上述问题，提出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，利用可行域内求取最优解的方法，得到全局范围内使电流应力最小的最优移相比组合。

发明内容

针对传统的电流应力优化控制方法存在的缺陷，本发明的目的是提出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，旨在解决双有源桥变换器在输入输出电压不匹配时电流应力较大的问题。

本发明采取的技术方案为：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，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；