[发明专利]基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法

说明书

本发明公开了基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法，适用于双向直流变换领域。本发明针对输入输出电压不匹配时回流功率较大的问题，提出一种基于坐标变换的移相调制方法，使回流功率大幅降低，且在一定传输功率范围内使得回流功率为零，能够有效地提高变换器的效率。该方法按坐标变换后的外移相比分段选择最优运行轨迹，与常规调制方法按传输功率进行分段相比，不需检测传输功率所需的电流传感器，节省成本，应用前景较为广泛，易于推广。

技术领域

本发明属于电气工程领域的双向直流变换器能量传输技术，具体涉及基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法。

背景技术

双有源桥(dual active bridge，DAB)变换器由于其较高的功率密度，双向能量传递以及易于实现软开关等特点，在分布式发电、智能电网中有着广泛的应用。常见的调制方法有传统移相、拓展移相、双重移相、三重移相。针对不同的调制方法，能量传输过程中都存在回流功率的问题，原边H桥的交流输出电压和电感电流方向在换流过程中存在相反的阶段，此阶段电感中的能量回馈至输入电源侧，这部分功率称为回流功率。

回流功率影响着变换器的传输效率，尤其当输入输出电压变换比不匹配时，回流功率更加严重。因此，如何实现最小回流功率运行受到越来越多的关注。这既有学术论文对此做了深入的理论分析，也有实际应用的工程方法。目前，针对DAB回流功率的优化主要是针对不同调制方法而言的。如发明专利申请《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》(CN 107911028A)和发明专利申请《基于EPS控制的双有源桥变换器》(CN209593302U)。

其中，中国发明专利申请公开说明书CN 107911028A于2018年4月13日公开的《一种加装缓冲器的DC-DC变换器及减小回流功率的方法》就是针对拓展移相调制下减小回流功率的方法，其存在以下不足：

1、只考虑了内移相比D₁≤外移相比D₂条件下的回流功率优化，未对内移相比D₁≥外移相比D₂进行分析；当输入输出电压不匹配时，即K≠1时，不能在全功率传输范围内实现回流功率最优。

2、以传输功率标幺值进行分段，选择回流功率最优时的内移相比，需要电流传感器检测输出电流从而得到传输功率，成本较高。

中国发明专利申请公开说明书CN209593302U于2019年11月05日公开的《基于EPS控制的双有源桥变换器》就是针对拓展移相调制下的优化方法，其存在以下不足：

1、虽然重新定义了移相比，简化分析，给出了移相角优化选取范围，但未给出拓展移相调制下回流功率全局最优运行轨迹。

2、需要电流传感器检测输出电流计算传输功率，从而得到重新定义的移相比，成本较高。

题为“基于扩展移相控制的双向有源桥变换器回流功率优化”《中国电机工程学报》，2018,38(23):7004-7014)的文章提出了扩展移相调制下的回流功率优化方案，但最优移相比组合选取复杂，且需检测输出电流。

上述方法虽然能使回流功率得到优化，但都存在一定不足，因此为实现全功率传输范围内的回流功率优化，有必要对双有源桥直流变换器的调制方法进一步优化。

发明内容

本发明的目的是在已有的拓展移相调制方法的基础上，针对输入输出电压不匹配时回流功率较大的问题，提出一种基于坐标变换的双有源桥拓展移相最小回流功率控制方法，使回流功率大幅降低且在一定传输功率范围内为零。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：