双有源功率桥DC/DC变换器PWM可调双移相的控制方法与流程

本发明涉及一种双有源功率桥DC/DC变换器的控制方法。

背景技术：
双有源功率桥DC/DC变换器具有广泛的应用场景，如电动汽车、不间断电源、新能源中的储能系统，以及国家大力发展的高压直流输配电技术。目前，对双有源功率桥DC/DC变换器的控制方式主要是移相控制，两个全桥之间存在一个移相角，通过调节这两组开关管的移相角来实现功率的大小及流向。这种控制方法主要是通过变压器漏感或者外加电感来进行能量的传递，在前后级电压变化较大时，引起较大的电流波动、环流及无功电流，增加了开关器件的损耗，大大降低了系统的效率。

技术实现要素：
为克服现有技术的缺点，本发明提出一种双有源功率桥DC/DC变换器的控制方法。本发明采用PWM可调双移相，可以减少开关管之间的环流，提高系统效率。为实现上述目的本发明采用如下技术方案：本发明所基于的双有源功率桥DC/DC变换器的两个H全桥由8个带反并联二极管的开关管组成。本发明通过PWM可调双移相，调节第一全桥开关管之间的移相角、第二全桥开关管之间的移相角，以及第二全桥单个桥臂的占空比，对组成变换器桥臂的每个开关管给出不同时序的驱动信号，实现开关管的动作，控制变换器的输出电压和输出功率。8个开关管的逻辑如下所述：第一全桥由第一开关管，第二开关管，第三开关管，第四开关管组成；第一开关管和第二开关管组成第一桥臂，第三开关管和第四开关管组成第二桥臂，每个开关管驱动信号为占空比0.5的方波。第一开关管和第二开关管互补导通，第三开关管和第四开关管互补导通，第四开关管超前第一开关管，移相角为D1，第三开关管超前第二开关管，移相角为D1。第二全桥由第五开关管，第六开关管，第七开关管，第八开关管组成；第五开关管和第六开关管组成第三桥臂，第七开关管和第八开关管组成第四桥臂；在第三桥臂和第四桥臂中，一个桥臂的两个开关管占空比为0.5，另外一个桥臂上的两个开关管的占空比为D可调。当第四桥臂的第七开关管和第八开关管的占空比可调时，第五开关管和第六开关管互补导通；第八开关管和第一开关管相位一致，第七开关管和第二开关管相位一致，第八开关管超前第五开关管，移相角为D2，第七开关管超前第六开关管，移相角为D2。当第三桥臂的第五开关管和第六开关管的占空比可调时，第七开关管和第八开关管互补导通；第五开关管和第一开关管相位一致，第六开关管和第二开关管相位一致，第五开关管超前第八开关管，移相角为D2，第六开关管超前第七开关管，移相角为D2。通过调节第一全桥开关管之间的移相角D1、第二全桥开关管之间的移相角D2和以及第二全桥单个桥臂的占空比D来控制变换器的输出电压和输出功率。所述用于双有源功率桥DC/DC变换器的控制调制策略，其特征在于，所述的移相角D1应大于等于0度，小于等于180度；所述用于双有源功率桥DC/DC变换器的控制调制策略，其特征在于，所述的移相角D2应大于等于0度，小于等于180度；所述用于双有源功率桥DC/DC变换器的控制调制策略，其特征在于，所述的占空比D应大于等于0，小于等于0.5。和传统移相控制相比，本发明减小了开关管之间的环流，同时避免了能量的回馈，大大减小了损耗；与此同时，还可以实现软开关导通，进一步提高系统效率。附图说明图1双有源功率桥DC/DC变换器拓扑；图2第四桥臂B4开关管占空比可调时，开关管逻辑图；图3第三桥臂B3开关管占空比可调时，开关管逻辑图。具体实施方式以下结合附图及具体实施方式进一步说明本发明。本发明所基于中的双有源功率桥DC/DC变换器拓扑如图1所示。该变换器两端电压分别为V1、V2，由两个H全桥H1、H2，分别为C11、C22的两个支撑电容，一个高频变压器T，以及一个高频电感L组成。其中两个H全桥由8个带反并联二极管的开关管组成，分别为S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7和S8。第一全桥H1由第一开关管S1，第二开关管S2，第三开关管S3和第四开关管S4组成。第一开关管S1和第二开关管S2组成第一桥臂B1，第三开关管S3和第四开关管S4组成第二桥臂B2。第二全桥H2由第五开关管S5，第六开关管S6，第七开关管S7和第八开关管S8组成。第二全桥H2中，第五开关管S5和第六开关管S6组成第三桥臂B3，第七开关管S7和第八开关管S8组成第四桥臂B4。本发明对所述的双有源功率桥DC/DC变换器的控制方法，通过PWM可调双移相，调节第一全桥H1开关管之间的移相角D1、第二全桥H2开关管之间的移相角D2，以及第二全桥H3单个桥臂B3或B4的占空比D，对组成变换器桥臂的每个开关管给出不同时序的驱动信号，实现开关管的动作，来控制变换器的输出电压和输出功率。8个开关管的逻辑如下所述：；第一全桥H1中，第一开关管S1和第二开关管S2互补导通，第三开关管S3和第四开关管S4互补导通，第四开关管S4超前第一开关管S1，移相角为D1，第三开关管S3超前第二开关管S2，移相角为D1。在第二全桥H2的第三桥臂B3和第四桥臂B4中，一个桥臂的两个开关管占空比为0.5，另外一个桥臂上的两个开关管的占空比为D可调。当第四桥臂B4上的第七开关管S7和第把开关管S8的占空比可调时，第五开关管S5和第六开关管S6互补导通；第八开关管S8和第一开关管S1相位一致，第七开关管S7和第二开关管S2相位一致，第八开关管S8超前第五开关管S5，移相角为D2，第七开关管S7超前第六开关管S6，移相角为D2。当第三桥臂B3的第五开关管S5和第六开关管S6的占空比可调时，第七开关管S7和第八开关管S8互补导通；第五开关管S5和第一开关管S1相位一致，第六开关管S6和第二开关管S2相位一致，第五开关管S5超前第八开关管S8，移相角为D2，第六开关管S6超前第七开关管S7，移相角为D2。和传统移相控制方法相比，本发明减小了开关管之间的环流，同时避免了能量的回馈，大大减小了损耗；与此同时，还可以实现软开关导通，进一步提高系统效率。