[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

说明书

本发明公开了基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，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，具有实现方式简单，闭环响应快稳定性高，功率器件损耗减小和变换器效率提升等优点。

技术领域

本发明涉及本发明涉及直流变换器领域，具体涉及一种基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法。

背景技术

双有源全桥(Dual-Active Bridge，DAB型)直流变换器具有电气隔离，功率双向传输和功率密度高等优点，广泛应用于储能等领域。如图1所示，DAB型直流变换器主要由输入侧全桥变换器，输出侧全桥变换器以及高频变压器组成。

传统的DAB型直流变换器的多重移相控制方式中，全桥变换器每个桥臂中的两个开关器件采用互补的开关模式，桥臂和桥臂间的开关相位差为180°。通过控制输入和输出侧全桥变换器之间的开关相位差和全桥变压器桥臂和桥臂间的开关相位差，来控制传输功率的大小和方向。此种控制方式可以保证在一定的传输功率前提下，抑制变换器回流功率，大大减小功率器件的损耗和提升变换器的效率。但是这种控制方式由于存在多个控制变量，大大增加了控制的复杂度和难度。

以三重移相控制为例，给定输入和输出侧直流母线电压，在开关频率不变的情况下，有多达三个控制变量，包括输入侧全桥变换器桥臂间的开关相位差，输出侧全桥变换器桥臂间的开关相位差，以及输入和输出侧全桥变换器间的开关相位差。在传统的多重移相控制方式中，找出最优的一组控制变量，使得进一步降低功率器件损耗和提升变换器效率，是非常困难的。在闭环控制器中，如何设计闭环控制器结构来控制控制变量逼近最优控制变量组合也是很难实现的。

另一方面，在多重移相控制方式中，由于存在多个控制变量，开关器件的ZVS软开关通常难以实现。这就导致了功率器件的开关损耗大大增加。一方面这会降低变换器的效率，另一方面这会大大增加功率器件的温升。如果温升超过功率器件阈值，则会导致器件寿命的降低或损坏。目前比较流行的做法是，设计固定的开关函数死区时间，保证在最差的工作点附近时，仍能实现ZVS软开关。但是这样会导致在其余工作点时，开关器件的体二极管导通时间过长，从而增加不必要的二极管导通损耗，进而降低变换器整体效率。如何动态找出对应每个工作点下的最优开关函数死区时间，既能保证ZVS软开关，又能减小开关器件体二极管导通时间，是非常困难的。

发明内容

本发明目的是：本发明旨在提供一种基于DSP的双有源全桥直流变换器的闭环控制方法，具有实现方式简单，闭环响应快稳定性高，功率器件损耗减小和变换器效率提升等优点。

本发明的技术方案是：

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，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。