[发明专利]双有源桥直流变换器的虚拟电流无差拍控制方法

摘要

本发明公开了一种双有源桥直流变换器的虚拟电流无差拍控制方法，适用于大功率双向直流变换领域。本发明针对双向全桥直流变换器动态响应问题，在单移相控制的基础上，通过输出电压外环控制得到虚拟电流指令指，根据双有源桥直流变换器数学模型设计虚拟电流无差拍控制,计算出虚拟电流指令指对应的移相角大小，生成开关控制信号，实现双有源桥直流变换器输出电压的快速调节。该方法能有效提升变换器对负载突变时输出电压的动态响应速度，且仅需要采样输出电压，成本低，对模型参数不敏感，易于设计和工程实现。

主权项

1.一种双有源桥直流变换器的虚拟电流无差拍控制方法，其中本控制方法所涉及的双有源桥直流变换器包括一个直流电源U_in、一个输入电容C_i、一个原边H桥、一个移相电感L、一个高频隔离变压器T、一个副边H桥、一个输出电容C_o和一个负载电阻R；所述的原边H桥包括4个开关管，记为开关管S_i(i＝1,2，3，4)，所述的副边H桥包括4个开关管，记为开关管Q_i(i＝1,2,3,4)；其特征在于，所述控制方法采样双有源桥直流变换器输出电压，通过输出电压反馈PI控制与虚拟电流无差拍控制得到移相角的大小，生成开关控制信号，完成双有源桥直流变换器快速控制，具体步骤如下：步骤1，采样双有源桥直流变换器输出电容C_o两端的电压，并记为双有源桥直流变换器输出电压U_out；步骤2，给定双有源桥直流变换器输出电压参考值U_{out_ref}，将U_{out_ref}与步骤1得到的双有源桥直流变换器输出电压U_out作差得到输出电压误差信号ΔU，即ΔU＝U_{out_ref}‑U_out；然后将得到的输出电压误差信号ΔU作为PI调节器的输入，并设定PI调节器的输出限幅上限为PI调节器的输出限幅下限为PI调节器输出为双有源桥直流变换器的虚拟电流给定值i_ref；所述PI调节器的传递函数G_PI(s)为：式中，s为拉普拉斯算子，k_p为PI调节器的比例系数，k_i为PI调节器的积分系数；步骤3，根据步骤1得到的双有源桥直流变换器输出电压U_out与步骤2得到的双有源桥直流变换器的虚拟电流给定值i_ref，计算得到双有源桥直流变换器的移相角D，完成虚拟电流无差拍控制，其计算公式如下：步骤4，根据步骤3得到的双有源桥直流变换器的移相角D，经过单移相控制生成双有源桥直流变换器的开关控制信号，并通过驱动保护电路控制双有源桥直流变换器功率器件的开通和关断，从而实现输出双有源桥直流变换器的虚拟电流无差拍控制方法。