[发明专利]三端口变换器部分工作模式下回流功率为零的优化方法

权利要求书

1.三端口变换器部分工作模式下回流功率为零的优化方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、分析三端口变换器工作模式，绘制变换器左外部工作模式工作原理波形图；

根据绘制的左外部工作模式工作原理波形图，计算变换器在PWM+单移相的控制方法下各时刻电感电流值i_L：令t₀＝0，占空比0.5≥D≥0时，得t₁＝T_s/2π(Φ-π/2+πD)，t₂＝DT_s，t₃＝1/2T_s；占空比1≥D≥0.5时，得t₁＝T_s/2π(Φ+π/2-πD)，t₂＝(1-D)T_s，t₃＝1/2T_s，其中T_s为开关周期；电压调节比k＝V_b/nV₀；移相电感电流呈现一种对称性，满足i_L(t₀)＝-i_L(t₃)可得：

占空比0.5≥D≥0时：

占空比1≥D≥0.5时：

占空比1≥D≥0时：

式中：P_1回、P_2回为移相电感电流与原边全桥中点电压U_ab相位相反时的电源侧回流功率，P_传为变换器的传输功率，k为电压调节比，n为变压器变比，L移相电感，f为开关频率，V_b电池端电压，V_o输出端电压；

S2、根据左外部工作模式工作原理波形图，建设数学模型求出各时刻电感电流值、回流功率、传输功率；

S3、根据S2所求得的传输功率表达式，求出变换器最大传输功率，对回流功率、传输功率进行标幺化；

根据S2所求得的传输功率表达式(9)，求出变换器在D＝0.5、Φ＝π/2时传输功率最大，最大传输功率为P_传max＝nV_oV_b/8fL，以其为基准值对P_1回、P_2回、P_传进行标幺化处理可得：

S4、根据S3所求得的传输功率的标幺化数学表达式，在约束条件为{π/2(1-2D)≤Φ≤π/2(0.5≥D≥0)}、{π/2(2D-1)≤Φ≤π/2(1≥D≥0.5)}下做出左外部工作模式传输功率二维特性图；

S5、根据S2所求得的电感电流数学表达式建立f(D，Φ)函数，在S4的约束条件以及不同电压调节比k值的约束条件下，作出f(D，Φ)函数的二维特性图，求出满足回流功率为零的D、Φ区域，其中f(D，Φ)＝0时为零回流功率临界点；

根据S2所求得的电感电流表达式，在t₀时刻i_L(t₀)0时存在回流功率，当t₀时刻i_L(t₀)≥0时不存在回流功率，由式(1)、(5)建立i_L1(t₀)、i_L2(t₀)的等效f(D，Φ)函数如下：

式中：f₁(D，Φ)为i_L1(t₀)的等效函数，f₂(D，Φ)为i_L2(t₀)的等效函数，若f₁(D，Φ)0、f₂(D，Φ)0那么存在回流功率；

S6、根据S3所求得的传输功率的标幺化数学表达试，在S4的约束条件和S5中函数f(D，Φ)＝0时的约束条件，以及不同k值条件下作出满足回流功率为零和变换器在左外部工作模式下传输功率二维特性图，求出满足回流功率为零的标幺化传输功率区域；

S7、根据S6所作的传输功率二维特性图，将光伏板的最大功率值P_pmax设定在回流功率为零以及左外部工作模式下传输功率边界范围内；

S8、根据S5所求得的回流功率为零的D、Φ区域中，选择一个合适的占空比D_a，在光伏最大功率V_pmax条件下由公式D＝V_p/V_b，求出输入直流母线电压V_b；

S9、根据S3所求得的传输功率的标幺化数学表达式，以及S8的光伏最大功率P_pmax、占空比D_a，求出移相角Φ_a；

S10、根据S9所求得的Φ_a，判定Φ_a是否处于S5所求得的回流功率为零的Φ区域中，在此区域内，参数优化理论设计可行，变换器部分工作模式下回流功率理论值为零；

左外部工作模式：U_ab正/负电平的一部分处于U_cd正/负电平左边外部，且满足{π/2(1-2D)≤Φ≤π/2(0.5≥D≥0)}、{π/2(2D-1)≤Φ≤π/2(1≥D≥0.5)}；

式中：D为原边全桥占空比，其中D＝V_p/V_b；Φ为原边单相全桥中点电压U_ab与副边单相全桥中点电压U_cd之间的移相角。