[发明专利]一种应用于宽电压范围的双端有源混合桥变换器控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于宽电压范围的双端有源混合桥变换器控制方法，包括以下步骤：步骤一、对双端有源混合桥变换器采用单PWM加移相控制方法，观察采用单PWM加移相控制时传输功率标幺值P0*随移相角Dφ的变化规律。本发明中，可以明确得到电感电流有效值最小情况下三电平电路中AB两点间的电压经过隔离电容后的电压v_ab和所述半桥电路中CD两点间的电压折算到原边侧的电压v_cd之间的移相角对应的占空比与双端有源混合桥变换器左侧电路产生方波的占空比D₁之间的关系，此时，变换器既能满足各电压比下全负载范围软开关，又能满足电感电流有效值最小。

技术领域

本发明涉及DC-DC变换器技术领域，尤其涉及一种应用于宽电压范围的双端有源混合桥变换器控制方法。

背景技术

目前对于双端有源桥式DC-DC变换器而言，最传统也是最常用的控制策略有移相控制、单PWM加移相控制和双PWM加移相控制，其中，单PWM加移相控制，双PWM加移相控制都是在移相控制上的改进。移相控制的原理是两端的有源桥产生占空比为50％方波，通过移相角的控制来调控传输功率的大小和方向，当输入电压V1等于nV2(V2是输出电压，n是变压器一次侧到二次侧的转换比)时，电路工作状态最佳，在最佳工作工况下，无功功率低，此时理论上实现全负载范围的零电压开关，而当V1不等于nV2时，此时变换器有高的尖峰电流，软开关范围有限，且有大的的环路电流，但是实际电路中，随着输入电压或者输出电压的变化，电压比是会变化的，无法实现所有开关管全负载范围内软开关，因此需要对移相控制进行改进从而来改善电路的特性，单PWM加移相控制和双PWM加移相控制这两种控制方法就是通过加入两侧有源桥的内占空比，也就是两侧电路所产生的方波电压的占空比作为新的控制量来改善电路。

对于上述的这些调制策略，主要是通过控制三个独立的控制变量——两个桥内部的移相角，两个桥之间的移相角来控制功率传输函数。然而，即使上述控制变量不止一个时，最后得到的实现软开关条件的是控制变量之间关系组成的区域，这意味着，控制变量具体值的选取还有很大的灵活度，为了更好的进行控制，会加入电路优化目标，将之前的软开关区域确定为一条软开关路径，比如说，最佳电流应力,效率最优，最小化传输损耗、最小电感电流有效值等。这些方案对电路进行了进一步的优化，但是由于优化分析都是基于复杂的功率计算和复杂的工作模式分析，这些优化也带来了复杂的计算分析，加大了工作量；此外，这些控制方案都高度取决于系统参数。因此，在实际设计电路的控制方式时，需要认真考虑实际情况，选择合适的优化目标，进行合理的线性化，简化控制过程，故而现有隔离型双向DC-DC变换器的控制方法亟待待改进和提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，而提出的一种应用于宽电压范围的双端有源混合桥变换器控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种应用于宽电压范围的双端有源混合桥变换器控制方法，包括以下步骤：

步骤一、对双端有源混合桥变换器采用单PWM加移相控制方法，观察采用单PWM加移相控制时传输功率标幺值P0*随移相角Dφ的变化规律，根据传输功率标幺值Po*和移相角Dφ、电压比m、左侧PWM波占空比D1的关系可知，保证Dφ[-0.5，0.5]既可满足传输功率要求又可保证系统产生的无功功率尽可能小，即实际实验和应用中应将移相角控制在-0.5到0.5之间工作；