一种双向半桥三电平dc-dc变换器电流有效值最小化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及隔离型双向DC-DC变换器的控制方法，尤其设及一种双向半桥S电平DC-DC变换器的优化控制。
【背景技术】
[000引隔离型双向DC-DC变换器是可W二象限运行且能够实现输入、输出侧电气隔离的DC-DC变换器，它作为电力电子变压器的一个重要组成部分，在智能微网、分布式发电系统 W及电力机车牵引系统中被广泛使用。
[0003] 大功率隔离型双向DC-DC变换器较常用的是双向全桥两电平电路结构，其拓扑如 图1所示，它由两个对称的H桥、中频变压器和两个直流稳压电容构成。该种变换器结构简 单，功率密度大，能实现电气隔离且能量可双向流动。但是在该种变换器拓扑中的每个开关 管承受的电压是输入电压或者输出电压，因而受开关管耐压等级和器件成本限制，不适合 应用于高电压场合。
[0004] 双向半桥S电平DC-DC变换器的结构如图2所示，它由两个对称的半桥S电平电 路、中频变压器和四个直流稳压电容组成。它除了具有双向全桥DC-DC变换器的优点外，还 具有的一个显著特点是电路中每个开关管的电压应力只有输入电压或输出电压的一半。同 时，在工作电流不变的条件下，=电平变换器相比于两电平电路可成倍提高变换器功率等 级。
[0005] 双向半桥S电平DC-DC变换器应用传统移相控制的工作波形如图3所示。其控 制原理是；电路中每个桥臂内部上桥臂两只开关管同时导通，下桥臂两只开关管与上桥 臂两只开关管互补导通。两个桥臂之间相对称的两只开关管的导通信号之间存在移相角 与，，A的正负决定传输功率的方向，A的大小决定传输功率的大小。移相控制简单易 实现，但是没有利用图2中变换器的S电平输出优点，同时，由于电感电流滞后于电压，还 导致了一个开关周期内的输入与输出方向出现功率环流（如图3中的阴影部分）。当输入 输出电压幅值不匹配时，环流功率和电流应力会大大增加，进而增大了开关器件和磁性元 件的损耗，降低了变换器的效率。
【发明内容】
[0006] 鉴于现有技术的W上缺点，本发明的目的是提供一种双向半桥S电平DC-DC变换 器电流有效值最小化控制方法，在满足传输负载所需功率的前提下实现电流有效值最小化 控制。
[0007] 本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0008] -种双向半桥S电平DC-DC变换器电流有效值最小化控制方法，双向半桥S电平 DC-DC变换器的拓扑结构中有S个控制量可控制，分别是一次侧桥臂中点电压占空比Di、二 次侧桥臂中点电压占空比化和一、二次侧桥臂中点电压之间的移相角D，。协调控制Di、化 和A使变换器在满足传输负载所需功率的前提下同时实现电流有效值最小化控制，其主 要实施步骤如下：
[000引a)、控制器的电压控制模块通过对负载侧电压（V2)和参考电压（V2uf)的误差进行 反馈控制，得到移相比吗>;
[0010] b)、读入a)结果，查找表模块根据如下规则得到一次侧桥臂电压的占空比Di和二 次侧桥臂电压的占空比〇2:
[0011] 当公。的范围在阳，早]时，
[001引 当Op的范围在I
【主权项】
1. 一种双向半桥三电平DC-DC变换器电流有效值最小化控制方法，双向半桥三电平 DC-DC变换器的拓扑结构中有三个控制量可控制，分别是一次侧桥臂中点电压占空比D1、二 次侧桥臂中点电压占空比D2和一、二次侧桥臂中点电压之间的移相角〇,。协调控制Dn D2 和&使变换器在满足传输负载所需功率的前提下同时实现电流有效值最小化控制，其主 要实施步骤如下： a) 、控制器的电压控制模块通过对负载侧电压（V2)和参考电压（V2ref)的误差进行反馈 控制，得到移相比 b) 、读入a)结果，查找表模块根据如下规则得到一次侧桥臂电压的占空比DJP二次侧 桥臂电压的占空比D2:
c) 、将步骤a)、b)得到的、DJP D 2输入开关信号产生模块，产生相应的开关信号，控 制主电路中开关器件的通断。
【专利摘要】本发明公开了一种双向半桥三电平DC-DC变换器电流有效值最小化控制方法，双向半桥三电平DC-DC变换器的拓扑结构中有三个控制量可控制，分别是一次侧桥臂中点电压占空比D1、二次侧桥臂中点电压占空比D2和一、二次侧桥臂中点电压之间的移相角在满足传输负载所需功率的前提下实现电流有效值最小化控制。发明控制方法可以实现：协调控制D1、D2、在满足负载所需功率的情况下，使变压器电流有效值最小，从而减少电路中磁性元件的铜耗和开关管的通态损耗。同时，在整个传输功率范围内，电路中的所有开关管都能够实现零电压导通，有效减少了功率器件的开关损耗。
【IPC分类】H02M3-335
【公开号】CN104753356
【申请号】CN201510137648
【发明人】舒泽亮, 况祖杭, 郭潇潇, 何晓琼
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日