一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法

本发明属于直流-直流变换器领域，具体涉及一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，适用于在双有源桥直流变换器工作在工作模式临界切换点时，优化开关管的开通和关断过程。

背景技术：

1、双有源桥直流变换器以双向传输能力、灵活控制能力、宽软开关范围被认为是未来智能能源系统的核心功率转换单元，广泛应用于电力电子变压器、电动汽车、储能系统等领域。

2、双有源桥直流变换器在功率传输阶段，电感电流与原边全桥的输出电压存在极性相反的阶段，这段时间内能量会回流到原边侧，称为回流功率，在传输功率一定时，回流功率的存在会导致电流应力和环流损耗增大。因此，需要优化双有源桥直流变换器的回流功率，一般采用kkt法优化回流功率，得到扩展移相调制方式下不同工作模式的最优移相角组合，但是，当工作在工作模式临界切换点处，会导致开关管频繁的开通和关断，增大了开关损耗。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法。

2、本发明的上述目的通过以下技术手段来实现：

3、一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1、采样双有源桥直流变换器的输入电压 u i、输出电压 u o、以及输出电流 i o，设定期望输出电压 u oref并计算出期望输出电流 i oref，再将电压误差信号 δu输入到pi控制器得到输出滤波电容co的电流 i c，将输出滤波电容co的电流 i c和期望输出电流 i oref相加计算出期望传递电流 i tref，然后根据期望输出电压 u oref和传递电流 i tref计算出传输功率 p t，将传输功率 p t标幺化后得到传输功率标幺值，同时计算出电压转换比 k，最后根据电压转换比 k计算出临界切换点；

5、，

6、，

7、，

8、，

9、，

10、，

11、其中， f为设定的开关频率， l为双有源桥直流变换器的移相电感l1的电感值， n为高频隔离变压器t的变比；

12、步骤2、建立kkt目标函数，解出模式a和模式b下的最优回流功率分别对应的移相角计算公式；

13、步骤3、将临界切换点减去传输功率标幺值得到的差值输入到滞环控制中，通过滞环控制选择和切换工作模式，然后根据步骤2中移相角计算公式计算出模式a和模式b的最优回流功率分别对应的移相角；

14、步骤4、根据模式a和模式b的最优回流功率分别对应的移相角通过脉冲驱动发生器生成开关管的pwm脉冲波。

15、如上所述步骤3中通过滞环控制选择和切换工作模式具体为：

16、设置滞环控制的上环宽和下环宽；若双有源桥直流变换器工作在模式b，当临界切换点减去传输功率标幺值的差值大于上环宽时，使双有源桥直流变换器从模式b切换到模式a；若双有源桥直流变换器工作在模式a，当临界切换点减去传输功率标幺值的差值小于下环宽时，使双有源桥直流变换器从模式a切换到模式b。

17、如上所述步骤2中的kkt目标函数通过以下方式建立：

18、以回流功率最小为目标，平均传输功率模型为等式约束、模式a和模式b的移相角之间的大小关系为不等式约束，建立kkt目标函数；

19、平均传输功率标幺值和的表达式作为平均传输功率模型，即：，

20、 d 0为双有源桥直流变换器的外移相角， d 1为双有源桥直流变换器的内移相角；

21、模式a和模式b的移相角之间的大小关系分别为：模式a的移相角的大小关系为：，模式b的移相角的大小关系为：；

22、解出模式a和模式b下的最优回流功率分别对应的移相角计算公式为：

23、模式a：

24、，

25、，

26、模式b：

27、，

28、。

29、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

30、本发明通过滞环控制选择和切换工作模式，然后根据模式a和模式b下的最优回流功率分别对应的移相角计算公式计算不同工作模式下的移相角，再根据不同工作模式下的移相角通过脉冲驱动发生器生成开关管的pwm脉冲波，可以防止双有源桥直流变换器由于传输功率标幺值和的在临界切换点处上下波动而导致工作模式在模式a和模式b的频繁切换，避免因频繁切换工作模式而导致开关管的频繁开通和关断，从而优化开关管的开通和关断过程，减小开关损耗。

技术特征：

1.一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，其特征在于，所述步骤3中通过滞环控制选择和切换工作模式具体为：

3.根据权利要求2所述一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，其特征在于，所述步骤2中的kkt目标函数通过以下方式建立：

技术总结
本发明公开了一种双有源桥扩展移相模式下的优化控制方法，通过滞环控制选择和切换工作模式，然后根据模式A和模式B下的最优回流功率分别对应的移相角计算公式计算出模式A和模式B下的最优回流功率分别对应的移相角，再根据模式A和模式B下的最优回流功率分别对应的移相角通过脉冲驱动发生器生成开关管的PWM脉冲波，可以防止双有源桥直流变换器由于传输功率标幺值和的值在临界切换点处上下波动而导致工作模式在模式A和模式B的频繁切换，避免因频繁切换工作模式而导致开关管的频繁开通和关断，从而优化开关管的开通和关断过程，减小开关损耗。

技术研发人员：张杰,沈世杰,朱容鸿,谢卫冲
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1