[发明专利]基于模态解析的双有源主动桥的回流功率抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于模态解析的双有源主动桥的回流功率抑制、分析方法，分析采用SPS控制的DAB一个开关周期内，在其副边开关动作时刻电感电流大于零、等于零和小于零的三种工作模式下的工作过程；然后依据各工作模式的电路特性定义DAB模态，并基于该模态重构DAB多种工作模式的工作过程；分析模态重构的DAB多种工作模式的工作过程，分析回流功率产生原因；接着基于回流功率产生原因，采用扩展移相控制方法，改变移相占空比大小，改变DAB原边开关驱动信号时序，在DAB模态演化过程中加入类似基本DC/DC变换器通过二极管续流的续流模态，减小回流功率；最后分析DAB抑制后回流功率，确定使回流功率减小的控制参数取值。

技术领域

本发明属于双有源主动桥应用技术领域，特别是涉及一种基于模态解析的双有源主动桥的回流功率抑制方法。

背景技术

双有源主动桥(Dual Active Bridge，DAB)具有能量双向流动、输入输出电气隔离、高功率密度和易于实现软开关等优点，是非常具有研究和应用前景的直流变换器拓扑。基于单移相控制改进的多移相控制策略给DAB带来复杂的工作模式和工作分析过程，且缺少回流功率产生和抑制的电路机理，需要一种分析过程简单、可灵活运用的DAB分析方法。

目前DAB采用的控制策略都是基于传统移相控制(single phase shift，SPS)改进的，改进的移相控制主要有扩展移相控制(extended phase shift，EPS)、双移相控制(double phase shift，DPS)和三移相控制(triple phase shift，TPS)。现有分析方法分析DAB工作过程时，根据变压器原副边H桥电压和电感电流关系，分时段分析电流流通路径与开关器件导通状况，进而得出整个开关周期DAB的工作过程，分析过程复杂。且当DAB工作于不同工作模式，整个工作过程需要重新进行分析；对于SPS控制存在回流功率大的缺点，改进的移项控制策略可以通过内移项角的控制抑制回流功率，然而现有分析方法缺少从电路机理角度解释减小回流功率的原因，回流功率抑制方案扩展性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模态解析的双有源主动桥的回流功率抑制方法，以解决现有DAB分析方法的分析过程复杂、DAB工作于不同工作模式需要重新进行分析和现有SPS控制的DAB回流功率抑制方法扩展性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于模态解析的双有源主动桥的回流功率抑制方法，具体步骤如下：

步骤S1、分析采用传统移相控制的双有源主动桥即SPS控制的DAB一个开关周期内，在其副边H桥开关动作时刻电感电流大于零、等于零和小于零的三种工作模式下的工作过程；

步骤S2、依据DAB各工作模式的电路特性定义DAB模态，并基于该DAB模态重构DAB多种工作模式的工作过程；

步骤S3、分析模态重构的DAB多种工作模式的工作过程，分析回流功率产生原因；

步骤S4、基于回流功率产生原因，从电路机理上抑制回流功率。

进一步的，所述步骤S2中的电路特性是指电流在DAB中的流通路径不同，则电感两端具有不同的电压等级与电流方向。

进一步的，所述步骤S2是利用定义的DAB模态代替DAB各工作模式的原工作过程的各个工作模态，来重构DAB多种工作模式的工作过程。

进一步的，所述步骤S2的DAB模态包含功率回流模态和功率传输模态。

进一步的，所述步骤S3通过分析模态重构的DAB多种工作模式的工作过程，确定的回流功率产生原因是：电感卸能时，DAB原边开关器件与副边开关器件同时动作，而DAB工作过程中不存在类似基本DC/DC变换器中利用与电感并联的二极管和电感形成的续流通道，使得续流电流经与电感串联的续流二极管流向输入电源，产生回流功率。