[发明专利]基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法

权利要求书

1.基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，所述双有源全桥直流变换器，即DAB型直流变换器包括输入侧全桥变换器、输出侧全桥变换器，以及连接两侧全桥变换器的高频变压器，其特征在于，所述闭环控制方法采用基于DSP的闭环控制结构，闭环控制结构包括电流环、最优工作点查找表、全桥变换器移相计算器、软开关死区时间生成器和PWM调制器；

电流环以参考电流作为前馈，经电流环修正过后的参考电流分别送入最优工作点查找表和全桥变换器移相计算器求得工作点控制参数和变量；最优工作点查找表得到的最优控制变量，全桥变换器移相计算器得到的全桥变换器相移，和软开关死区时间生成器得到的死区时间，分别送入PWM调制器，产生各桥臂开关器件的开关函数，从而实现对DAB型直流变换器的闭环控制；

所述软开关死区时间生成器通过软开关死区时间算法，得出在给定输入输出侧母线电压和多重移相控制变量下的软开关死区时间，在该软开关死区时间算法中，首先对多重移相控制方式下的DAB型直流变换器中的各个桥臂开关函数，等效电路状态变量进行一阶谐波近似，推导出在多重移相控制下稳态状态变压器电流的解析解；通过对直流变换器换相过程进行等效电路建模，代入稳态变压器电流，推导出满足ZVS软开关必要的死区时间解析解。

2.根据权利要求书1所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，所述电流环将前馈的参考电流与测量电流比较后再经PI调节后作为参考电流的修正值的结构；参考电流由输出侧目标功率和输出侧母线电压的采样值的比值决定；在电流环中，加入限制器，分别对参考电流的修正值和修正过后的参考电流进行限制。

3.根据权利要求书2所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，最优工作点查找表由MATLAB工具对DAB型直流变换器的最优化数学模型进行求解预先得到。

4.根据权利要求书3所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，在基于DSP的闭环控制中，通过对最优工作点查找表进行线性插值查表，得到闭环工作点对应的最优控制变量组合；该最优控制变量组合包括开关频率和输入输出侧全桥变换器内桥臂间的开关相位差。

5.根据权利要求书4所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，所述全桥变换器移相计算器通过对多重移相控制方式下的DAB型直流变换器中的各个桥臂开关函数，等效电路状态变量进行一阶谐波近似，推导出在多重移相控制下稳态状态输出电流直流分量的解析解；通过对解析解的二次分析，推导出在给定直流母线电压，输出电流直流分量，开关频率和输入输出侧全桥变换器内桥臂间的开关相位差的前提下，全桥变换器输入侧和输出侧的开关相位差。

6.根据权利要求书5所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，所述软开关死区时间生成器通过将闭环控制器的输出控制变量代入死区时间解析解，动态实现ZVS软开关所需的开关函数死区时间；软开关死区时间解析解通过对DAB型直流变换器的稳态等效电路和换相等效电路进行数学建模解析求得。

7.根据权利要求书5所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，所述全桥变换器移相计算器以输入输出侧母线电压、电流环输出参考电流以及最优工作点查找表查找所得的最优控制变量作为输入，在全桥变换器移相计算器中，通过最优工作点下的等效电路模型解析求解，得到多重移相控制下的输出侧全桥变换器桥臂对输入侧全桥变换器桥臂的开关相位差占开关周期的比值。

8.根据权利要求书7所述的基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，其特征在于，得到输出侧全桥变换器桥臂对输入侧全桥变换器桥臂的开关相位差占开关周期的比值的方法为：首先对开关函数进行一阶谐波近似，然后对DAB型直流变换器进行等效电路建模，变压器端电压可表达为输入输出侧直流母线电压和全桥变换器中点位输出开关函数之间的关系，而全桥变换器中点位输出开关函数由变换器内各桥臂的开关函数代入得到；根据等效电路模型进行状态空间数学表达，进一步推导出稳态变压器电流的解析解；

另一方面，输入侧全桥变换器的线电流可以表达为输入侧变压器电流和全桥变换器中点位输出开关函数的关系，提取直流分量，得到输入侧直流线电流的表达式，进而得出输出侧全桥变换器桥臂A对输入侧全桥变换器桥臂A的开关相位差占开关周期的比值 s的方程式；通常情况下，满足条件的比值 s有且仅有一个解；如果s存在多个解，则选取靠近零点最近的解。