[发明专利]一种基于电流调制比电流效率优化的DAB的软开关方法

摘要

一种基于电流调制比电流效率优化的DAB的软开关方法，基于DAB变换器的原边全桥内部移相比、副边全桥内部移相比、原副边之间移相比三个控制量的电流效率优化调制方法，提出DAB的软开关方法，使得DAB在不同工况下，功率开关器件实现软开关，降低了功率开关器件的损耗，进一步提高了DAB的效率。本发明既实现了DAB电流畸变最小，使得DAB功率器件工作在软开关，减小了DAB功率器件开通、关断的损耗。该方法给出了DAB软开关的条件，计算过程简单，易于实现。

主权项

一种基于电流调制比电流效率优化的DAB的软开关方法，所述的DAB由直流电压源、原边单相全桥H1、副边单相全桥H2、高频隔离变压器、高频电感L和控制器组成，所述的原边单相全桥H1的4个全控开关器件为S1～S4，副边单相全桥H2的四个全控开关器件为Q1～Q4；所述的原边单相全桥的直流母线的正极与对应直流电压源的正极相连，原边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流电压源的负极相连，原边单相全桥的交流侧通过随时随地高频电感L与高频隔离变压器的原边相连；所述的副边单相全桥的直流母线正极与对应直流负载的正极相连，副边单相全桥的直流母线的负极与对应的直流负载的负极相连，副边单相全桥的交流侧与高频隔离变压器副边相连，所述的高频隔离变压器的变比为n:1；所述的原边单相全桥的开关器件S1～S4的控制信号的输入端和副边单相全桥的开关器件Q1～Q4的控制信号的输入端与所述的控制器对应的开关信号的输出端相连；所述的控制器包括乘法器、比较器、PI控制器和调制单元，乘法器有两个信号输入端，分别测量所述的DAB的副边直流负载的电压V2和电流I2，电压V2和电流I2通过乘法器计算出负载功率Po，负载功率Po与给定功率Pref经比较器输出k，所述的调制单元输出开关控制信号的输出端分别与所述的DAB的原副边全桥相应的开关器件S1～S4与Q1～Q4的控制信号的输入端相连；其特征在于，该方法包括如下步骤：1)所述的控制器按公式(1)计算电流调制比：M=n×I1I2---(1)]]>其中，I1为DAB输入电流测量值，I2为DAB输出电流的测量值，n为变压器的变比，其中n参数作为初值预先设定；2)所述的控制器根据电流调制比M分别确定下列三个不同带载下的传输功率的范围：轻载下传输功率范围：PLow∈[0,2M(1-M)×nV1V28fsL]---(2)]]>中等带载下传输功率范围：PMedium∈[2M(1-M)×nV1V28fsL,2(M2-1+1-M2)M2×nV1V28fsL]---(3)]]>重载下传输功率范围：PHigh∈[2(M2-1+1-M2)M2×nV1V28fsL,nV1V28fsL]---(4)]]>其中，fs为DAB的开关频率，L为DAB的电感值，PLow、PMedium、PHigh分别为DAB轻载下传输功率、中等带载下传输功率、重载下传输功率；3)通过下述公式计算DAB在不同带载情况下软开关移相比控制量：轻载下：D1,ZVS＝k*MD0,zvs=(1-M)(1-D1,zvs)M]]>D2,zvs＝α×(D1,zvs‑D0,zvs)   (5)中等带载下：D1,ZVS＝k*MD0,zvs=1-M1-MD1,zvs]]>D2,zvs＝0   (6)重载下：D0,ZVS=-1+M+1-M22M]]>D1,ZVS＝0D2,ZVS＝0   (7)其中，D1,ZVS表示DAB端口1的H1内部移相比，D2,ZVS表示DAB副边端接口2的H2内部移相比，D0,ZVS表示DAB两个端口H1与H2之间的移相比；k为DAB端口1全桥内部移相比D1,ZVS与电流调制比M之间的系数，取值为0.2～0.3，α表示系数，取值为0.1～1；4)软开关条件：三个控制量D1,ZVS，D2,ZVS，D0,ZVS满足软开关的条件如下公式：轻载下：(1-D1,ZVS)V1+(D2,ZVS-1)nV2>0(D1,ZVS-1)V1+(1+D2,ZVS+2D0,ZVS-2D1,ZVS)nV2<0---(8)]]>中等带载下：(D1,ZVS-1)V1+(1-D2,ZVS-2D0,ZVS+2D1,ZVS)nV2<0(2D0,ZVS-D1,ZVS-1)V1+(1-D2,ZVS)nV2>0---(9)]]>重载下：(D1,ZVS-1)V1+(1-D2,ZVS-2D0,ZVS+2D1,ZVS)nV2<0(2D0,ZVS-D1,ZVS-1)V1+(1-D2,ZVS)nV2>0---(10)]]>5)所述的控制器按所述的原边全桥内部移相比D1,ZVS，副边全桥内部移相比D2,ZVS，原副边之间的移相比D0,ZVS形成驱动信号脉冲按时序输入并控制所述的原边单相全桥(H1)、副边单相全桥(H2)的工作，完成调制过程，即可实现DAB在全功率范围内的软开关，实现DAB在全功率范围内的零损耗。