[发明专利]考虑死区效应的双有源桥DC-DC变换器最小电流应力控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑死区效应的双有源桥DC‑DC变换器最小电流应力控制方法，根据死区占比、内移相角、外移相角以及电流过零点位置的大小关系，构建一、二次侧电压波形以及流经电感的电流波形；根据所得电压电流波形，建立功率模型，根据所建立的输出功率模型及电流应力模型，利用遗传算法分析最小电流应力时的参数选取，并得出最小电流应力优化策略。本发明以电压匹配模式为代表，对DAB在双移相策略下的死区效应进行了详细分析，获得考虑死区效应的系统开关特性及输出功率模型，并在此基础上，借助遗传算法提出一种获得最小电流应力的优化方案。最后通过实验对所述理论进行了验证。

技术领域

本发明涉及一种考虑死区效应的双有源桥DC-DC变换器最小电流应力控制方法。

背景技术

DAB变换器因其高功率密度、双向功率流动、结构对称且易于实现零电压开通等优点，在分布式发电系统、交直流混合微电网等场合应用日趋广泛。为实现DAB高效运行，研究者在控制策略方面做出很大努力，在传统的单移相控制(single-phase-shift,SPS)的基础之上，通过增加移相角，实现增强型移相控制(enhanced-phase-shift,EPS)、双移相控制(dual-phase-shift,DPS)和三移相控制(triple-phase-shift,TPS)。随着移相角数量增加，系统的控制灵活度增加，便于优化，但与此同时，系统复杂性增加，控制难度增大。

当前，针对DAB系统的优化控制不可谓不多，但这些优化策略都没有考虑死区效应的影响。为防止同一桥臂上下两个开关管直通，死区的加入必不可少。但死区的引入，在不同条件下，会造成不同程度的波形畸变和功率损失，包括电压极性反转、电压跌落、相位偏移等，而且随着开关频率的增加，死区造成的影响会越显著。已有研究者对DAB的死区效应进行了分析，但其关注点仅限于SPS策略下的波形畸变和相位偏移，对于EPS、DPS和TPS策略还没有系统的研究，而对于考虑死区的情况下如何选择移相角的大小，从而实现优化控制，更是没有涉及。

发明内容

本发明为了解决现有技术中针对于DAB系统的优化控制均没有考虑死区效应的影响的问题，提出了一种考虑死区效应的双有源桥DC-DC变换器最小电流应力控制方法，本发明基于DPS控制策略，以电压匹配情况为代表，对DAB的运行模式进行了详细分析，得出各模式下的开关特性，并建立各模式的输出功率模型。

另外，本发明的另一个目的是提供一种控制策略，选择电流应力作为系统优化的指标，建立起各模式下的电流应力模型，以实现电流应力最小。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种考虑死区效应的双有源桥DC-DC变换器最小电流应力控制方法，包括以下步骤：

(1)根据死区占比、内移相角、外移相角以及电流过零点位置的大小关系，构建一、二次侧电压波形以及流经电感的电流波形；

(2)根据所得电压电流波形，建立功率模型，根据所建立的输出功率模型及电流应力模型，利用遗传算法分析最小电流应力时的参数选取，并得出最小电流应力优化策略。

所述步骤(1)中，死区占比M、内移相角D、外移相角D₁都是与半个开关周期的比率，且要求0≤D，D₁，M≤0.5，D+D₁+M≤1。

所述步骤(1)中，死区占比M、内移相角D、外移相角D₁大小关系不同，表明八个开关器件的通断先后顺序不同，结合电流过零点位置，会出现多种运行情况，对这些运行情况进行总结归类，得出各运行模式。

进一步的，所述步骤(1)中，当电压转换变比k等于传输比与输出电压的乘积后与输入电压的比值时并非所有的模式都存在。