[发明专利]一种基于频率调节的双有源桥DC/DC变换器全范围软开关控制方法

说明书

本发明公开了一种基于频率调节的双有源桥DC/DC变换器全范围软开关控制方法，其在传统双重移相控制的基础上加入了开关频率调节，拓展变换器的软开关工作范围，使变换器能够在全负载范围实现零电压开通，降低了变换器的开关损耗，从而提高双有源桥变换器的效率。本发明无需更改常规双有源桥电路结构，不增加传感器，节约成本；此外，本发明还增加了双有源桥电路的控制自由度，使控制更加灵活，可应用于高频隔离开关电源方向。

技术领域

本发明属于DC/DC变换器控制技术领域，具体涉及一种基于频率调节的双有源桥DC/DC变换器全范围软开关控制方法。

背景技术

双有源桥DC-DC变换器能够实现电气隔离以及能量双向流动，具有高效率、低成本、高功率密度等特点，其电路结构如图1所示。近年来随着电动汽车，不间断电源，新能源发电等技术的发展，双有源桥变换器得到了越来越广泛的应用。

传统的双有源桥电路通常采用单移相控制(Single-Phase-shift，SPS)方式，这种方法控制简单，便于实现软开关，具有较高的传输效率。然而，该方法存在无功能量回流问题，在输入输出电压不匹配时，能量回流严重，并难以实现软开关，增加了变换器的损耗。

中国专利(CN201410117100)提出了一种串-并型双有源桥电路，该发明通过串-并形式克服双有源桥电路不能试用于电压变比较大的场合，降低了开关管的电压、电流应力，提高变换器的效率，然而该发明涉及的开关时序为传统的单移相控制，无法在电压、负载宽范围变化时实现软开关。

中国专利(CN201410795961)提出了一种基于双有源桥电路的双模式直流-直流变换器及其控制装置，该发明在传统双有源桥电路基础上加入继电器等辅助元件，使电路的拓扑结构可以通过继电器进行切换，功率较大时工作在双有源桥模式，轻载时工作在反激模式，拓宽了变换器的输出范围。但是，该发明加入的继电器体积较大，不利于功率集成，并且该发明仍然无法实现全范围软开关。

中国专利(CN201510406666)提出了一种移相控制双有源桥直流变换器交流相量分析法及建模方法，该方法将每个有源全桥电路等效为一个方波电压源，并通过傅里叶级数分解得到等效的正弦电压叠加，进而得到适用于多种移相控制方法的统一小信号模型。但该发明给出了统一的小信号模型，但并不涉及具体的开关时序及软开关范围。

中国专利(CN201511001369)提出了一种双向DC-DC变换器电流临界连续统一控制方法，该发明公开的控制方法通过控制变压器一次侧和二次侧的电压以及其两者之间的相位差，使变换器工作在变压器电流临界连续，减小变换器的环流与导通损耗。由于变压器电流临界连续，该方法能够减小开关器件的电流应力。然而，由于开关器件结电容的存在，临界连续的电流无法在死区时间内释放结电容存储的能量，开关过程中开关管电压应力较高，这同样会造成开关损耗，特别是在电压相对较高的应用场合，电压应力造成的开关损耗尤为明显。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于频率调节的双有源桥DC/DC变换器全范围软开关控制方法，其在传统双重移相控制基础上，增加开关频率调节，避开寄生电容造成的硬开关工作区，使变换器在全负载范围工作在软开关状态，实现宽范围能量传输，提高系统效率。

一种基于频率调节的双有源桥DC/DC变换器全范围软开关控制方法，包括如下步骤：

(1)设定变换器的输出电压U₂以及基础开关频率f_base；

(2)通过检测变换器的输入电压U₁，确定基础开关频率f_base下软开关工作区两个临界点B₁和B₂的移相占空比以及内移相占空比；