[发明专利]双有源桥变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法

说明书

本发明公开的双有源变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法，属于电力电子领域的储能用的双向DC‑DC变换器领域。本发明基于双有源桥DAB变换器的负载电流前馈三移相控制策略，用于控制双有源桥DC‑DC变换器，所述双有源桥DC‑DC变换器的主电路一次侧和二次侧均为全桥电路，通过串联电感和变压器把两个全桥连接在一起，一次侧连接蓄电池，二次侧能够连接任意负载，通过控制变换器一次侧和二次侧全桥的占空比和两个全桥电压波形相对应的移相角实现双向功率流的控制，通过输出电流的前馈控制提高变换器的动态响应。本发明能够实现双有源桥(DAB)变换器在三移相控制策略下有快速的动态响应，且动态过程稳定不存在震荡。

技术领域

本发明涉及一种双有源桥(DAB)变换器的基于三移相控制的负载电流前馈控制方法，属于电力电子领域的储能用的双向DC-DC变换器领域。

背景技术

储能系统已经成为微电网和不间断电源等设备的主要支撑。双有源桥DC-DC变换器已经成为了储能系统里双向DC-DC变换器的主要电路拓扑。图1示出为本发明针对的典型双有源桥DC-DC变换器电路拓扑。储能DC-DC变换器不仅要实现高效率的电能变换，还需要有较高的动态响应，用于快速补偿电源和负载的功率差值。

传统的双有源桥DC-DC变换器采用单电压环的控制策略，输出的动态响应只能根据输出电压参考和输出电压的差值进行响应。为了提高变换器双有源桥DC-DC变换器的动态响应，2013年在IEEE Transactions on Power Electronics【电力电子期刊】发表了“Enhanced Load Step Response for a Bidirectional DC–DC Converter,”一文，采用前馈控制的方法可以提高变换器的动态响应，文中通过输出电流求解出对应移相角的大小，作为控制环路的前馈量。但是文中的前馈控制方法只适合双有源桥DC-DC变换器工作在单移相(single phase shift，SPS)的控制策略。而单移相控制并不能保证双有源桥DC-DC变换器在宽电压范围内高效率的运行。

为了拓展前馈控制在双有源桥DC-DC变换器的应用场合，2019年在IEEETransactions on Power Electronics【电力电子期刊】发表了“A ComprehensiveOptimization Control of Dual-Active-Bridge DC–DC Converters Based on Unified-Phase-Shift and Power-Balancing Scheme”一文，文中提出采用稳态时输入和输出功率的平衡关系补偿变换器的输出电压与电压给定的差值。由于控制量为功率，根据双有源桥DC-DC变换器的不同调制策略，首先需要建立调制变量与功率的关系，所以此方法不一定适合所有的DAB调制策略。

2018年在IEEE Transactions on Power Electronics【电力电子期刊】发表了“Modeling and Analysis of a Dual-Active-Bridge-Isolated Bidirectional DC/DCConverter to Minimize RMS Current With Whole Operating Range”一文，文中提出了双有源桥DC-DC变换器的全局最优调制策略是综合了三角波(triangular currentmodulation，TCM)和控制移相(extended phase shift,EPS)的三移相(triple phaseshift,TPS)调制策略。

为了综合优化双有源桥DC-DC变换器的效率和动态响应，需要提供一种基于TPS的前馈控制策略，实现变换器的快速动态响应。

发明内容

为了解决现有技术方法无法实现双有源桥(DAB)变换器在三移相控制策略下有快速的动态响应，且动态过程稳定不存在震荡的问题，本发明公开的双有源变换器基于三移相调制的负载电流前馈控制方法要解决的技术问题是：实现双有源桥(DAB)变换器在三移相控制策略下有快速的动态响应，且动态过程稳定不存在震荡。