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专利号: 202210974388X
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制装置,其特征在于,包括双有源桥DC‑DC变换器、输出电压采样模块、输出电流采样模块、电感电流采样模块、电感电流基准值选择器、输出电压比较器、控制脉冲组选择器、滞环控制模块和驱动模块;所述双有源桥DC‑DC变换器输出端连接输出电压采样模块输入端、输出电流采样模块输入端、电感电流采样模块输入端;所述电压采样模块输出端、输出电流采样模块输出端和外界电流I1、I2连接电感电流基准值选择器输入端;所述电感电流采样模块的输出端连接滞环控制模块;电感电流基准值选择器输出端连接滞环控制模块输入端;所述输出电压采样模块输出端和输出电压参考值Uref连接输出电压比较器输入端,输出电压比较器输出端连接控制脉冲组选择器输入端;所述滞环控制模块输出端和控制脉冲组选择器输出端连接驱动模块输入端;所述驱动模块输出端连接双有源桥DC‑DC变换器;所述双有源桥DC‑DC变换器包括变压器、以及分别连接在所述变压器原边和副边的原边H桥和副边H桥,所述原边H桥和副边H桥为全桥结构共包括8个开关管。

2.根据权利要求1所述的双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制装置,其特征在于,所述控制脉冲组选择器预设有高功率移相控制脉冲组PH和低功率移相控制脉冲组PL。

3.根据权利要求2所述的双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制装置,其特征在于,所述滞环控制模块包括增益模块,比较器1,比较器2,SR触发器;所述增益模块的输入端连接所述电感电流基准值选择器输出的电感电流基准值iLref,增益模块输出端连接比较器

2的正向输入端;所述比较器1的正向输入端连接所述双有源桥DC‑DC变换器的电感电流值iL,比较器1的负向输入端连接所述电感电流基准值选择器输出的电感电流基准值iLref,比较器1的输出端连接SR触发器的S输入端;所述比较器2的负向输入端连接所述双有源桥DC‑DC变换器的电感电流值iL,比较器2的正向输入端连接所述增益模块的输出的电感电流基准值‑iLref,比较器2的输出端连接SR触发器的R输入端;所述SR触发器的S输入端连接比较器1的输出端,SR触发器的R输入端连接比较器2的输出端,SR触发器的Q输出端连接驱动模块的输入端,其 输出端连接驱动模块的输入端。

4.双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制方法,其特征在于,采用权利要求3所述的控制装置,包括以下步骤:

S1、通过输出电压采样模块采样所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压值Uo;

S2、通过输出电流采样模块采样所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电流值io;

S3、通过电感电流采样模块采样所述双有源桥DC‑DC变换器的电感电流值iL;

S4、在每个采样周期Ts开始时刻,根据所述步骤S1所获得输出电压值Uo与所述输出电压参考值Uref在输出电压比较器中进行比较:ev=Uref-Uo;当ev≥0时,控制脉冲组选择器选取所述高功率移相控制脉冲组PH作为有效控制信号控制所述双有源桥DC‑DC变换器的开关管Q1‑Q4,使所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压上升;当ev<0时,控制脉冲组选择器选取所述低功率移相控制脉冲组PL作为有效控制信号组控制所述双有源桥DC‑DC变换器的开关管Q1‑Q4,使所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压下降;

S5、在电感电流基准值选择器中,根据所述步骤S1获得的Uo和所述步骤S2获得的io,根据Po=Uo×io计算出输出功率Po,输出功率Po与参考输出功率P1进行比较,在I1、I2选取合适的电感电流值作为电感电流的基准值iLref;当输出功率Po<P1,选择I1作为电感电流的基准值iLref,输出给所述滞环控制模块;当输出功率Po≥P1,选择I2作为电感电流的基准值iLref,输出给所述滞环控制模块;

S6、在滞环控制模块中,根据所述步骤S5所获得的电感电流的基准值iLref和经过增益模块的电感电流的基准值‑iLref与所述步骤S3所获得的电感电流值iL的进行比较,将结果输送到SR触发器,产生合适的控制脉冲信号输出至所述驱动模块,控制所述双有源桥DC‑DC变换器的开关管S1‑S4;

S7、根据所述步骤S4和步骤S6,所述驱动模块根据控制脉冲组选择器和滞环控制模块的输出信号产生控制8个开关管的栅极驱动信号vp1‑vp8,栅极驱动信号vp1‑vp8分别控制所述双有源桥DC‑DC变换器的8个开关管Q1‑Q4和S1‑S4。

5.根据权利要求4所述的双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制方法,其特征在于,所述步骤S4具体方法为:

S4.1、设置所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压参考值Uref和采样周期Ts;从所述原边H桥第一桥臂的上开关管Q1作为标准开关管并设置所述标准开关管的控制信号vp1,其占空比为50%的方波信号;

将所述原边H桥第一桥臂的上开关管Q1的控制信号vp1移相D1HThs得到所述原边H桥第二桥臂的下开关管Q4的控制信号vp4,将vp1、vp4分别移相Ths得到所述原边H桥第一桥臂的下开关管Q2的控制信号vp2、所述原边H桥第二桥臂的上开关管Q3的控制信号vp3,此时的vp1、vp2、vp3、vp4共同组成所述高功率移相控制脉冲组PH;

将所述原边H桥第一桥臂的上开关管Q1的控制信号vp1移相D1LThs得到所述原边H桥第二桥臂的下开关管Q4的控制信号vp4,将vp1、vp4分别移相Ths得到所述原边H桥第一桥臂的下开关管Q2的控制信号vp2、所述原边H桥第二桥臂的上开关管Q3的控制信号vp3,此时的vp1、vp2、vp3、vp4共同组成所述低功率移相控制脉冲组PL;

S4.2、设置高功率移相控制脉冲组PH作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比D1H和设置低功率移相控制脉冲组PL作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比D1L,使得D1H和D1L满足以下条件:

0≤D1H≤D1L≤1。

6.根据权利要求5所述的双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制方法,其特征在于,所述步骤S5具体方法为:

S5.1、所述双有源桥DC‑DC变换器电感电流的基准值iLref和所述双有源桥DC‑DC变换器外移相D2需满足以下条件:式中,D1为双有源桥DC‑DC变换器内移相;Uin为所述双有源桥DC‑DC变换器的输入电压值;Uo为所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压值;fs为所述双有源桥DC‑DC变换器的开关频率;L为所述双有源桥DC‑DC变换器的辅助电感值;

S5.2、将所述双有源桥DC‑DC变换器的输出功率分为[PL1,P1),[P1,PH1],当输出功率Po<P1时,设置外界电流I1作为所述双有源桥DC‑DC变换器的电感电流的基准值iLref,使得I1满足以下条件:PL1≤PO

式中,Uin为所述双有源桥DC‑DC变换器的输入电压值;Uo为所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压值;n为所述变压器的原副边匝数比;fs为所述双有源桥DC‑DC变换器的开关频率;L为所述双有源桥DC‑DC变换器的辅助电感值;Po为所述双有源桥DC‑DC变换器输出功率;Uref为所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压参考值;R为所述双有源桥DC‑DC变换器的负载电阻值;D1H为高功率移相控制脉冲组PH作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比;D1L为低功率移相控制脉冲组PL作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比;

S5.3、当输出功率Po≥P1时,设置外界电流I2作为所述双有源桥DC‑DC变换器的电感电流的基准值iLref,使得I2满足以下条件:P1≤PO

式中,Uin为所述双有源桥DC‑DC变换器的输入电压值;Uo为所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压值;n为所述变压器的原副边匝数比;fs为所述双有源桥DC‑DC变换器的开关频率;L为所述双有源桥DC‑DC变换器的辅助电感值;Po为所述双有源桥DC‑DC变换器输出功率;Uref为所述双有源桥DC‑DC变换器的输出电压参考值;R为所述双有源桥DC‑DC变换器的负载电阻值;D1H为高功率移相控制脉冲组PH作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比;D1L为低功率移相控制脉冲组PL作用时所述双有源桥DC‑DC变换器的原边内移相比;

S5.4、基于步骤S5.2设置的I1,判断是否满足PL1≤Po<P1;基于步骤S5.3设置的I2,判断是否满足P1≤Po≤PH1,若是则转到步骤S6,否则返回步骤S4.2,重新设置D1H和D1L。

7.根据权利要求5所述的双有源桥DC‑DC变换器的电流型离散移相控制方法,其特征在于,所述步骤S6具体过程为:

S6.1、电感电流值iL大于所述步骤五所获得的电感电流的基准值iLref,SR触发器S输入端输入为高电平;SR触发器Q输出端输出高电平;SR触发器 输出端输出低电平;

S6.2、当电感电流值iL小于经过增益模块的电感电流的基准值‑iLref,SR触发器R输入端输入为高电平;SR触发器Q输出端输出低电平;SR触发器 输出端输出高电平;

S6.3、将步骤S6.1和步骤S6.2中SR触发器Q输出端产生的控制信号输送到所述变压器副边H桥第一桥臂的上开关管S1和副边H桥第二桥臂的下开关管S4,作为开关管S1的控制信号vp5和开关管S4的控制信号vp8,所述vp5和vp8状态一致;

S6.4、将步骤S6.1和步骤S6.2中SR触发器 输出端产生的控制信号输送到所述变压器副边H桥第一桥臂的下开关管S2和副边H桥第二桥臂的上开关管S3,作为开关管S2的控制信号vp6和开关管S3的控制信号vp7,所述vp6和vp7状态一致。