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专利号: 2022114381484
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:

1.一种双有源桥变换器的对称‑非对称移相调制方法,所述变换器包括原边全桥、副边全桥、电感器和变压器,其中,原边全桥包括四个开关S1 S4,副边全桥包括四个开关Q1 Q4,~ ~开关S1和开关S2串联连接在变换器的输入端和参考地之间,开关S3和开关S4串联连接在变换器的输入端和参考地之间,开关S1和开关S2的公共端通过电感器和变压器的原边耦接至开关S3和开关S4的公共端,开关Q1和开关Q2串联连接在变换器的输出端和参考地之间,开关Q3和开关Q4串联连接在变换器的输出端和参考地之间,开关Q1和开关Q2的公共端通过变压器副边耦接至开关Q3和开关Q4的公共端,其特征在于,所述对称‑非对称移相调制方法包括:步骤一:对输出电压反馈信号和电压参考信号的差值做比例积分控制后产生基准化实时传输功率信号Po*,其中输出电压反馈信号代表变换器的输出电压信号;

步骤二:根据变换器的输出电压信号和输入电压信号计算电压转换比M;

步骤三:根据基准化实时传输功率信号Po*和电压转换比M计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解;其中,第一占空比代表D1表示在一个开关周期内开关S1和开关S2的公共端与开关S3和开关S4的公共端之间的电压为高电平的时间占一个开关周期的比值;第二占空比D2表示在一个开关周期内,变压器原边两端的电压为高电平的时间占一个开关周期的比值;第三占空比D3表示开关Q1导通时刻与开关S1导通时刻的移相时间占一个开关周期的比值;以及步骤四:根据第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解产生控制信号,所述控制信号用于控制所述原边全桥四个开关S1 S4和所述副边全桥四个开关Q1 Q4的导通~ ~和关断切换;

其中,所述步骤三包括:

判断基准化实时传输功率信号Po*是否小于等于基准化临界功率;

当基准化实时传输功率信号Po*小于等于基准化临界功率时,将基准化实时传输功率信号Po*和电压转换比M代入第一公式计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解;以及当基准化实时传输功率信号P0*大于基准化临界功率时,将基准化实时传输功率信号Po*和电压转换比M代入第二公式计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解,其中,第一公式为:第二公式为:

其中,D1,op为第一占空比D1的最优解;D2,op为第二占空比D2的最优解;D3,op为第三占空比D3的最优解。

2.如权利要求1所述的对称‑非对称移相调制方法,其特征在于,所述步骤三进一步包括:

以基准化电感电流峰峰值作为目标函数,以基准化传输功率为约束条件推导出所述第一公式和所述第二公式,其中,基准化电感电流峰峰值为电感电流峰峰值与额定电流的比值,基准化传输功率为传输功率与额定功率的比值。

3.如权利要求2所述的对称‑非对称移相调制方法,其特征在于,第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解代表电感电流的峰峰值最小。

4.如权利要求1所述的对称‑非对称移相调制方法,其特征在于,所述原边全桥四个开关S1 S4的导通占空比均为50%,所述副边全桥四个开关Q1 Q4的导通占空比以及开关S1的~ ~导通时刻和开关S4的导通时刻之间的移相时间均由第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解计算得出。

5.一种双有源桥变换器的对称‑非对称移相调制电路,所述变换器包括原边全桥、副边全桥、电感器和变压器,其中,原边全桥包括四个开关S1 S4,副边全桥包括四个开关Q1 Q4,~ ~开关S1和开关S2串联连接在变换器的输入端和参考地之间,开关S3和开关S4串联连接在变换器的输入端和参考地之间,开关S1和开关S2的公共端通过电感器和变压器的原边耦接至开关S3和开关S4的公共端,开关Q1和开关Q2串联连接在变换器的输出端和参考地之间,开关Q3和开关Q4串联连接在变换器的输出端和参考地之间,开关Q1和开关Q2的公共端通过变压器副边耦接至开关Q3和开关Q4的公共端,其特征在于,所述对称‑非对称移相调制电路包括:参数产生电路,用于接收输出电压反馈信号,并对输出电压反馈信号和电压参考信号做比例积分控制后产生基准化实时传输功率信号(Po*),同时根据变换器的输入电压信号和输出电压信号产生电压转换比M;

最优占空比计算单元,用于根据基准化实时传输功率信号Po*和电压转换比M计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解;其中,第一占空比D1代表表示一个开关周期内开关S1和开关S2的公共端与开关S3和开关S4的公共端之间的电压为高电平的时间占一个开关周期的比值;第二占空比D2表示在一个周期内,变压器原边两端的电压为高电平的时间占一个开关周期的比值;第三占空比D3表示开关Q1导通与开关S1导通移相时间占一个开关周期的比值;以及PWM控制电路,用于根据第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解产生控制信号,所述控制信号用于控制所述原边全桥四个开关S1 S4和所述副边全桥四个开关Q1~ ~Q4的导通和关断切换;

其中,在轻载模式下,所述最优占空比计算单元将根据第一公式计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解,其中,第一公式为:其中,D1,op为第一占空比D1的最优解;D2,op为第二占空比D2的最优解;D3,op为第三占空比D3的最优解。

6.如权利要求5所述的对称‑非对称移相调制电路,其特征在于,在重载模式下,所述最优占空比计算单元将根据第二公式计算出第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解,其中,第二公式为:其中,D1,op为第一占空比D1的最优解;D2,op为第二占空比D2的最优解;D3,op为第三占空比D3的最优解。

7.如权利要求5所述的对称‑非对称移相调制电路,其特征在于,第一占空比D1、第二占空比D2和第三占空比D3的最优解代表电感电流的峰峰值最小。

8.如权利要求6所述的对称‑非对称移相调制电路,其特征在于,所述第一公式和所述第二公式是以基准化电感电流峰峰值作为目标函数,以基准化传输功率为约束条件推导出的,其中,基准化电感电流峰峰值为电感电流峰峰值与额定电流的比值,基准化传输功率为传输功率与额定功率的比值。