[发明专利]一种双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化扩展移相控制方法

权利要求书

1.一种双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化扩展移相控制方法，可以减小双有源全桥电路电感电流有效值，减少电路导通损耗，从而提高整个系统的效率。技术方案如下：

一种双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化扩展移相控制方法包括：本优化控制方法所涉及的双有源全桥DC-DC变换器的电路拓扑包括原边全桥电路、副边全桥电路、输入电压U₁、辅助电感L、高频变压器T、输入滤波电容C₁、输出滤波电容C₂和负载电阻R；开关管S₁、开关管S₂、开关管S₃、开关管S₄，开关管S₁～S₄均反并联一个二极管D₁～D₄，开关管S₅、开关管S₆、开关管S₇、开关管S₈，开关管S₅～S₈也均反并联一个二极管D₅～D₈；开关管S₁～S₄与输入电压U₁、辅助电感L、输入滤波电容C₁、高频变压器T构成了原边全桥电路，开关管S₅～S₈与和负载电阻R、输出滤波电容C₂、高频变压器T构成了副边全桥电路。

双有源全桥DC-DC变换器扩展移相控制有两个移相控制自由度，分别为内移相比和外移相比。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；内移相比D₂，定义为原边全桥电路中第一开关管S₁与第四开关管S₅的相位差与π的比值。根据内移相比和外移相比的大小关系，可分为以下两种模态：模态1对应的移相关系为0≤D₁≤D₂≤1；模态2，对应的移相关系为0≤D₂≤D₁≤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，可以得到变换器在扩展移相控制时两种模态下的平均传输功率与电流应力的标幺值分别为：

i_L＝2[k(1-D₁)+2D₂-1] (2)

式中，k为电压转换比，k＝U₁/nU₂。

2.根据权利要求1所述的双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化扩展移相控制方法，其特征在于，根据上述所得到的平均传输功率p与电流应力i_L，通过定义拉格朗日函数来构建扩展相移控制下变换器传输功率与电流应力之间的关系，拉格朗日函数可以定义为

E＝i_L+λ(p-p^*) (3)

式中E为拉格朗日函数；λ为拉格朗日乘子；p^*为变换器的给定传输功率。并对拉格朗日函数进行求导，可以得到扩展相移控制下使得双有源全桥DC-DC变换器电流应力最小的优化相移量D₁和D₂之间与k、p的关系式。

3.根据权利要求1所述的双有源全桥DC-DC变换器的电流应力优化扩展移相控制方法，其特征在于，基于电流应力优化扩展移相控制方法可以通过以下步骤执行：采样双有源全桥DC-DC变换器的输入电压、输出电压以及输出电流信息。然后，计算电压转换比k和给定传输功率标幺值p并判断变换器的功率范围，通过上述公式计算优化相移量D₁和D₂，将所得到的优化相移量通过扩展移相调制器转换为驱动脉冲作用于变换器。最后，在MATLAB的Simulink中搭建双有源全桥DC-DC变换器的仿真模型。