[发明专利]应用于智能配电网的双有源桥直流变换器软启动控制方法

摘要

本发明公开了一种应用于智能配电网的双有源桥直流变换器软启动控制方法，先解锁原边全桥，闭锁副边全桥和外移相角的闭环控制，原边全桥采用斩波控制，开关管Q₃和开关管Q₄以50％的占空比互补导通，开关管Q₁和开关管Q₂采用变占空比控制，并且每个开关周期以一定的步长增加；当副边电压上升到足以驱动开关管，且开关管Q₁和开关管Q₂的占空比都增至0.99时，解锁副边全桥及外移相角的闭环控制；当输出电压达到额定值时，切入负载，输出电压稳定完成启动过程。本发明有效抑制双有源桥直流变换器在启动过程中的电流过冲，保证电流的正负对称，降低对开关管的耐流要求，降低成本，避免变压器偏磁现象，降低变压器的容量、体积和成本。

主权项

1.一种应用于智能配电网的双有源桥直流变换器软启动控制方法，双有源桥直流变换器包括变压器、原边全桥和副边全桥，原边全桥包括开关管Q₁、开关管Q₂、开关管Q₃及开关管Q₄，副边全桥包括开关管Q₅、开关管Q₆、开关管Q₇及开关管Q₈，每个开关管均并联一个二极管；设开关周期为T_S，设原边全桥端口电压为V_ab，设副边全桥端口电压为V_cd，设负载电阻两端的输出电压为V_o，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：变换器启动时先解锁原边全桥开关管的驱动信号，闭锁副边全桥开关管的驱动信号，且闭锁原边全桥与副边全桥之间的外移相角闭环控制；原边全桥采用斩波控制，启动初始时刻，开关管Q₁和开关管Q₂采用变占空比控制，设开关管Q₁的导通占空比为d_Q1，起始占空比为d_Q1S，开关管Q₂的导通占空比为d_Q2，起始占空比为d_Q2S，且在第一个开关周期内d_Q1＝d_Q1S/2，d_Q2＝d_Q2S＝d_Q1S+Δd_Q/2，在第二个开关周期内d_Q1＝d_Q1S+Δd_Q，d_Q2＝d_Q2S+Δd_Q；之后每个开关周期d_Q1和d_Q2都以Δd_Q的步长增加；Δd_Q的大小由双有源桥直流变换器的电路参数和开关频率决定，且0＜Δd_Q＜1；启动初始时刻，开关管Q₄导通，开关管Q₃关闭，之后一直按照50％的占空比互补导通；步骤(2)：第一个开关周期结束之后，开关管Q₁每次从一个开关周期的初始时刻导通，开关管Q₂的导通时刻滞后于开关管Q₁半个开关周期；且之后的每个开关周期，d_Q1与d_Q2均增加Δd_Q，直到d_Q1和d_Q2都增加到0.99，且输出电压V_o达到V_d时，解锁变换器副边全桥开关管的驱动信号，其中，V_d为驱动副边全桥所需要的最低电压；开关管Q₄与开关管Q₃仍然按照50％的占空比互补导通；步骤(3)：解锁变换器副边全桥开关管的驱动信号后，开关管Q₅和开关管Q₆按照50％的占空比互补导通，开关管Q₇和开关管Q₈按照50％的占空比互补导通，且开关管Q₅与开关管Q₈同时导通；此时，检测V_ab和V_cd之间的相位差作为下一个开关周期原边全桥与副边全桥之间的外移相角，同时启动双有源桥直流变换器的外移相角闭环控制，设定输出电压给定值为V_oref，将V_o与V_oref比较后经PI调节得到外移相角步骤(4)：步骤(3)中的通过闭环控制以的步长逐渐逼近其中的大小根据开关频率决定，且当等于时，令作为双有源桥直流变换器的外移相角，即双有源桥直流变换器原边全桥驱动信号超前副边全桥驱动信号的角度为步骤(5)：当V_o达到V_oref时，切入负载，负载切入后，变换器启动过程结束，进入稳定运行状态。