[发明专利]基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器及控制方法

权利要求书

1.一种基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器，其特征在于，包括：

输入电源；

输入电容，所述输入电容的第一端与所述输入电源的正极端电连接，所述输入电容的第二端与所述输入电源的负极端电连接；

第一开关管，所述第一开关管的漏极端与所述输入电容的第一端电连接；

钳位电容，所述钳位电容的负极端与所述第一开关管的源极端电连接；

第二开关管，所述第二开关管的漏极端与所述钳位电容的正极端电连接，所述第二开关管的源极端与所述输入电容的第二端电连接；

第一漏感，所述第一漏感的正极端与所述钳位电容的负极端电连接；

第二漏感，所述第二漏感的负极端与所述钳位电容的正极端电连接；

三绕组高频变压器，所述三绕组高频变压器原边的第一绕组的负极端与所述第二开关管的源极端电连接，所述三绕组高频变压器原边的第一绕组的正极端与所述第一漏感的负极端电连接，所述三绕组高频变压器原边的第二绕组的正极端与所述第二漏感的正极端电连接，所述三绕组高频变压器原边的第二绕组的负极端与所述第一开关管的漏极端电连接；

第三开关管，所述第三开关管的源极端与所述三绕组高频变压器副边的第一绕组的正极端电连接；

第四开关管，所述第四开关管的漏极端与所述第三开关管的源极端电连接；

第五开关管，所述第五开关管的漏极端与所述第三开关管的漏极端电连接，所述第五开关管的源极端与所述三绕组高频变压器副边的第一绕组的负极端电连接；

第六开关管，所述第六开关管的漏极端与所述第五开关管的源极端电连接，所述第六开关管的源极端与所述第四开关管的源极端电连接；

输出电容，所述输出电容的第一端与所述第五开关管的漏极端电连接，所述输出电容的第二端与所述第六开关管的源极端电连接；

输出电源，所述输出电源的正极端与所述输出电容的第一端电连接，所述输出电源的负极端与所述输出电容的第二端电连接。

2.一种基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器的控制方法，应用于如权利要求1所述的基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器，其特征在于，包括：

步骤1，对双有源桥变换器的输入电压和输出电压进行采样，得到双有源桥变换器的输入电压采样值和双有源桥变换器的输出电压采样值，根据双有源桥变换器的输入电压采样值、双有源桥变换器的输出电压采样值和三绕组高频变压器的匝数比计算电压增益；

步骤2，设定双有源桥变换器输出电压的期望值V_ref，将双有源桥变换器输出电压的期望值V_ref与双有源桥变换器的输出电压采样值的差值输入数字PI调节器并通过限幅器进行限幅后，得到移相比；

步骤3，设定工作模式切换阈值，判断移相比是否小于工作模式切换阈值，当移相比小于工作模式切换阈值时，进入第一工作模式计算占空比，当移相比大于工作模式切换阈值时，进入第二工作模式计算占空比；

步骤4，将所述移相比和所述占空比输入驱动信号产生单元，驱动信号产生单元产生六路驱动信号并将六路驱动信号分别输入双有源桥变换器的各个开关管的栅极端，通过六路驱动信号对双有源桥变换器的三绕组高频变压器副边桥臂中点电压u_cd的占空比和三绕组高频变压器原边绕组电压u_ab与三绕组高频变压器副边桥臂中点电压u_cd之间的移相比进行控制，使双有源桥式变换器在全负载范围内实现软开关，并得到最低的电流有效值。

3.根据权利要求2所述的基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

电压增益k的计算，如下所示：

其中，k表示电压增益，n表示双有源桥变换器中三绕组高频变压器的匝数比，v₁表示双有源桥变换器的输入电压采样值，v₂表示双有源桥变换器的输出电压采样值。

4.根据权利要求3所述的基于多绕组高频变压器的双有源桥变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

当移相比小于工作模式切换阈值时，进入第一工作模式，通过以下公式计算占空比：

其中，D表示占空比，表示移相比，k表示电压增益。