本發(fā)明屬于變換器，具體是一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法。

背景技術(shù)：

1、移相全橋變換器是一種典型的電力電子變換電路，廣范應(yīng)用于高功率變換、電源供應(yīng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。移相全橋變換器通過調(diào)整輸入信號(hào)的相位來控制輸出功率，由四個(gè)開關(guān)元件組成全橋電路，這些開關(guān)元件分別位于全橋電路的四個(gè)角落，通過控制它們的導(dǎo)通和斷開，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的變頻和相位調(diào)節(jié)。雙有源全橋dc/dc變換器屬于移相全橋變換器的一種，雙有源全橋dc/dc變換器具有高功率密度和高控制靈活性的特點(diǎn)，已成為電力雙向傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于直流微網(wǎng)、電動(dòng)汽車、電池儲(chǔ)能等領(lǐng)域。系統(tǒng)參數(shù)的變化會(huì)使變換器電感電流的直流偏置增大，從而導(dǎo)致電流應(yīng)力增大甚至變壓器鐵芯飽和。良好的抗擾動(dòng)瞬態(tài)性能是變換器安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，但是傳統(tǒng)的移相控制方法無法解決直流偏置問題。因此，為了提高系統(tǒng)的瞬態(tài)性能，如何抑制雙有源全橋dc/dc變換器直流偏置成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

2、目前，雙有源全橋dc/dc變換器直流偏置抑制技術(shù)中，部分學(xué)者通過分析移相的變化調(diào)整控制參數(shù)以抑制直流偏置，然而這種方法并不適用于輸入/輸出電壓的變化，因?yàn)橥频竭^程中系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)恒定；此外，還可以根據(jù)直流偏置情況實(shí)時(shí)計(jì)算控制參數(shù)，但是計(jì)算過程中需要精確的系統(tǒng)參數(shù)，且需要額外的元件或電路；增加交流回路的電阻可以抑制暫態(tài)直流偏置，但會(huì)增加系統(tǒng)損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，該方法能夠有效的抑制直流偏置，并且不需要額外的元件或電路，不會(huì)增加系統(tǒng)損耗。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，直流偏置抑制方法的實(shí)現(xiàn)采用單閉環(huán)控制回路，所述單閉環(huán)控制回路包括基于虛擬電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗裕谔摂M電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗园ㄌ摂M電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)；具體包括以下步驟：

3、步驟一：變換器每個(gè)開關(guān)周期采集一次電氣量并計(jì)算等效直流偏置量；

4、步驟二：根據(jù)步驟一中直流偏置量的偏置嚴(yán)重情況調(diào)整虛擬電阻阻值，偏置越嚴(yán)重虛擬電阻越大；

5、步驟三：基于虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)計(jì)算移相補(bǔ)償量以模擬真實(shí)電阻補(bǔ)償，通過移相補(bǔ)償抑制直流偏置，提升系統(tǒng)瞬態(tài)特性。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟一中，變換器是雙有源dc/dc變換器，當(dāng)雙有源dc/dc變換器的系統(tǒng)參數(shù)開關(guān)頻率fs和移相比d改變時(shí)，電感電流ip會(huì)產(chǎn)生直流偏置ipdc；假設(shè)電感電流ip在開關(guān)周期初始時(shí)刻具有等效的直流偏置ipdc，則生直流偏置ipdc可根據(jù)初始時(shí)刻采樣的電感電流值ip(0)和系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，即:

7、

8、式中，uin為輸入電壓，k＝nuin/uo，uo為輸出電壓，n為高頻變壓器變比，l為電感。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟一中等效直流偏置量是計(jì)算其絕對(duì)值，在通過比例補(bǔ)償環(huán)節(jié)得到步驟二中的虛擬電阻值，絕對(duì)值越大代表偏置越嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)虛擬電阻越大，對(duì)直流偏置抑制速度越快。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括以下步驟：

11、步驟3.1：分別建立雙有源全橋dc/dc變換器虛擬電阻補(bǔ)償前(交流回路電阻rl＝0)以及真實(shí)電阻補(bǔ)償(交流回路電阻rl≠0)下的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型；

12、步驟3.2：推導(dǎo)得出雙有源全橋dc/dc變換器補(bǔ)償前以及真實(shí)電阻補(bǔ)償下的變換器小信號(hào)線性模型，根據(jù)控制目標(biāo)求出相應(yīng)的變換器環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，輸出電壓控制下變換器傳遞函數(shù)分別為：

13、

14、式中，為補(bǔ)償前變換器傳遞函數(shù)，為真實(shí)電阻補(bǔ)償下變換器傳遞函數(shù)，d和ipdc分別為移相比穩(wěn)態(tài)點(diǎn)和直流偏置穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，c為輸出側(cè)電容，s是傳遞函數(shù)s域參數(shù)，r為負(fù)載電阻。

15、步驟3.3：計(jì)算系統(tǒng)虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，使得控制系統(tǒng)整體傳遞函數(shù)等效于真實(shí)電阻補(bǔ)償下的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為：

16、

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制回路，使移相全橋變換器能夠在擾動(dòng)下實(shí)時(shí)計(jì)算相移比補(bǔ)償量，從而模擬補(bǔ)償真實(shí)電阻使的變換器特性，在不增加額外損耗的前提下實(shí)現(xiàn)直流偏置電流的抑制，實(shí)現(xiàn)方法簡單；虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)可以根據(jù)直流偏置情況自適應(yīng)調(diào)整虛擬電阻大小，有效提高了直流偏置抑制速度；本發(fā)明不需要額外硬件電路，根據(jù)每個(gè)開關(guān)周期采樣的變換器電感電流即可計(jì)算出等效直流偏置。

技術(shù)特征：

1.一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，其特征在于，直流偏置抑制方法的實(shí)現(xiàn)采用單閉環(huán)控制回路，所述單閉環(huán)控制回路包括基于虛擬電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗?，基于虛擬電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗园ㄌ摂M電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)；包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，其特征在于，所述步驟一中，所述變換器是雙有源dc/dc變換器，當(dāng)雙有源dc/dc變換器的系統(tǒng)參數(shù)開關(guān)頻率fs和移相比d改變時(shí)，電感電流ip會(huì)產(chǎn)生直流偏置ipdc；假設(shè)電感電流ip在開關(guān)周期初始時(shí)刻具有等效的直流偏置ipdc，則直流偏置ipdc可根據(jù)初始時(shí)刻采樣的電感電流值ip(0)和系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，即:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，其特征在于，所述步驟一中等效直流偏置量是計(jì)算其絕對(duì)值，在通過比例補(bǔ)償環(huán)節(jié)得到步驟二中的虛擬電阻值，絕對(duì)值越大代表偏置越嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)虛擬電阻越大，對(duì)直流偏置抑制速度越快。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，其特征在于，所述虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種移相全橋變換器直流偏置抑制方法，直流偏置抑制方法的實(shí)現(xiàn)采用單閉環(huán)控制回路，所述單閉環(huán)控制回路包括基于虛擬電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗裕谔摂M電阻補(bǔ)償?shù)闹绷髌靡种撇呗园ㄌ摂M電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)；虛擬電阻補(bǔ)償環(huán)節(jié)可以根據(jù)直流偏置情況自適應(yīng)調(diào)整虛擬電阻大小，有效提高了直流偏置抑制速度；本發(fā)明不需要額外硬件電路，根據(jù)每個(gè)開關(guān)周期采樣的變換器電感電流即可計(jì)算出等效直流偏置。

技術(shù)研發(fā)人員：于東升,李明雪,梅新瑜,丁小剛,張翀,韓國強(qiáng),程鶴,張明明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17