一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】；該方法包括以下步驟：設(shè)置變換器中八個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖均為方波；設(shè)置第一和第二全橋中第一和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖分別與第二和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖互補(bǔ)；設(shè)置第一全橋中第一和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖分別相對于第四和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖有一個(gè)移相角D1，同樣的，設(shè)置第二全橋中開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖有一個(gè)移相角D2；設(shè)置第一全橋中第一和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖分別相對于第二全橋中對應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖有一個(gè)移相角D3；通過調(diào)節(jié)3個(gè)移相角控制該變換器的輸出電壓以及傳輸功率的大小和流向。本發(fā)明可以減小該變換器的電壓和電流應(yīng)力，減小環(huán)流，提高效率。
【專利說明】一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到雙主動(dòng)全橋直流變換器，特別涉及一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已有的雙主動(dòng)全橋直流變換器是一可以二象限運(yùn)行的直流變換器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括:二個(gè)全橋變換器(HpH2X—個(gè)輔助電感(L)、一個(gè)隔離變壓器(T)及二個(gè)直流濾波電容(C1X2)15由于其在功能上相當(dāng)于2個(gè)單向直流變換器，所以能大幅度減小系統(tǒng)體積、重量和成本，在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、不間斷電源和電動(dòng)汽車等需要進(jìn)行能量雙向流動(dòng)的場合應(yīng)用廣泛。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)雙主動(dòng)全橋直流變換器的輸出電壓以及傳輸功率的大小和流向的控制，通常有兩種方式。一種是直流變壓控制，通過全橋逆變把直流逆變成交流，經(jīng)高頻變壓器后，再通過全橋整流把交流變成直流電壓，由于全橋逆變器的交流輸出電壓有效值只能低于直流側(cè)電壓，所以它的升壓能力往往取決于變壓器變比，調(diào)壓范圍受到限制。另一種是移相控制，它通過控制兩個(gè)全橋變換器的驅(qū)動(dòng)脈沖，在變壓器原邊和副邊產(chǎn)生具有相移的方波信號，通過對方波移相角的調(diào)節(jié)便可以調(diào)節(jié)功率的大小和流向。這種控制方式由于容易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)、系統(tǒng)慣性小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)引起廣泛關(guān)注。但該方法中，主要是通過變壓器漏感(或少量串聯(lián)電感)傳遞能量，在輸入輸出電壓幅值不匹配時(shí)，變換器的功率環(huán)流和電流應(yīng)力會大大增加，進(jìn)而也增大了功率器件、磁性元件的損耗，降低變換器效率。
[0004]為了改進(jìn)上述傳統(tǒng)控制方法的缺點(diǎn)，有文獻(xiàn)提出了一種PWM加相移控制，但是該方法針對的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是雙主動(dòng)全橋直流變換器。另外，也有文獻(xiàn)提出了雙移相控制和擴(kuò)展移相控制等混合移相控制方法來改進(jìn)變換器特性，雙移相控制主要是通過在雙主動(dòng)全橋直流變換器的兩個(gè)全橋內(nèi)部增加一個(gè)相同的內(nèi)移相角，擴(kuò)展移相控制主要是通過在雙主動(dòng)全橋直流變換器的一個(gè)全橋內(nèi)部增加一個(gè)內(nèi)移相角，但是這些控制方法均只存在兩個(gè)移相角，對變換器性能改進(jìn)有限，調(diào)節(jié)靈活性也不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決上述的技術(shù)問題，提出一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，本發(fā)明可減小雙主動(dòng)全橋直流變換器的電壓和電流應(yīng)力，減小環(huán)流，提聞效率。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，該控制方法包括以下步驟:
[0008]I)將雙主動(dòng)全橋直流變換器中的八個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S。S2, S3、S4、Q1, Q2、Q3、Q4)均設(shè)置為占空比為50%的方波；
[0009]2)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S3)分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S4)互補(bǔ)，第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q3)分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)互補(bǔ)和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q4)互補(bǔ)；
[0010]3)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S4)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S3)有一個(gè)移相角D1 ；
[0011]4)設(shè)置第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q4)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q3)有一個(gè)移相角D2 ；
[0012]5)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)分別相對于第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)有一個(gè)移相角D3 ；
[0013]6)通過調(diào)節(jié)移相角D1J2和D3控制雙主動(dòng)全橋直流變換器的輸出電壓以及傳輸功率的大小和流向。
[0014]所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D1大于等于O度，小于等于180度；
[0015]所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D2大于等于O度，小于等于180度；
[0016]所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D3大于等于O度，小于等于180度；
[0017]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]I)通過在兩個(gè)全橋變換器的內(nèi)部引入移相角，使得變換器在移相角的范圍內(nèi)，回流功率為零，進(jìn)而在傳輸功率一定時(shí)，變換器具有更小的電流應(yīng)力及通態(tài)損耗，提高效率。
[0019]2)通過三個(gè)移相角的引入，使得變換器傳輸功率的調(diào)節(jié)范圍由單純的曲線變?yōu)閰^(qū)域，調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大，靈活性增強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明方法控制的雙主動(dòng)全橋直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法示意圖。
[0022]圖3是采用傳統(tǒng)移相控制方法時(shí)雙主動(dòng)全橋直流變換器的交流環(huán)節(jié)波形圖。
[0023]圖4是采用本發(fā)明實(shí)施例的混合移相控制方法時(shí)雙主動(dòng)全橋直流變換器的交流環(huán)節(jié)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0025]本發(fā)明中的雙主動(dòng)全橋直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。該變換器主要由兩個(gè)全橋變換器H1和H2, 二個(gè)直流濾波電容C1和C2, —個(gè)高頻電感L和一個(gè)高頻隔離變壓器T組成；其中，兩個(gè)全橋變換器由8個(gè)開關(guān)管組成，兩個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖分別為SpS2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4。[0026]本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例中兩個(gè)直流濾波電容C1和C2均為2200 μ F，輔助電感L為
0.2mH，變壓器變比為2，開關(guān)管的開關(guān)頻率為10kHz，根據(jù)不同的應(yīng)用，也可以取其它值。
[0027]本發(fā)明的用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法實(shí)施例如圖2所示。該控制方法包括以下步驟:
[0028]I)將雙主動(dòng)全橋直流變換器中的八個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖SpSySpSpQpQyQpQA均設(shè)置為占空比為50%的方波；
[0029]2)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S1和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S3分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S2和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S4互補(bǔ)，第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q1和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q3分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2互補(bǔ)和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q4互補(bǔ)；
[0030]3)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S1和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S2分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S4和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S3有一個(gè)移相角D1 ；
[0031]4)設(shè)置第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q1和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q4和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q3有一個(gè)移相角D2 ；
[0032]5)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S1和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖S2分別相對于第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q1和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2有一個(gè)移相角D3 ；
[0033]6)通過調(diào)節(jié)移相角DpD2和D3控制雙主動(dòng)全橋直流變換器的輸出電壓以及傳輸功率的大小和流向。
[0034]在圖2中，所述的移相角D1為63度；
[0035]在圖2中，所述的移相角D2為50度；
[0036]在圖2中，所述的移相角D3為40度；
[0037]如圖3所示給出了采用傳統(tǒng)移相控制方法時(shí)雙主動(dòng)全橋直流變換器的交流環(huán)節(jié)波形，從圖中可以第一全橋變換器H1和第二全橋變換器H2的交流輸出電壓Vhl和Vh2均為二電平波形，且電流應(yīng)力較大。
[0038]如圖4所示給出了采用本實(shí)施例的混合移相控制方法時(shí)雙主動(dòng)全橋直流變換器的交流環(huán)節(jié)波形，從圖中可以第一全橋變換器H1和第二全橋變換器H2的交流輸出電壓Vhl和Vh2均為三電平波形，第一全橋變換器H1的交流輸出電壓Vhl中存在移相角D1，第二全橋變換器H2的交流輸出電壓Vh2中存在移相角D2，第一全橋變換器H1的交流輸出電壓Vhl和第二全橋變換器H2的交流輸出電壓Vh2之間存在移相角D3,由于在內(nèi)移相角D1和D3范圍內(nèi)兩個(gè)全橋變換器的交流輸出電壓均為0，所以在此范圍內(nèi)回流功率也為0，因此混合移相控制方法相比傳統(tǒng)移相控制方法具有更小的電流應(yīng)力，進(jìn)而也導(dǎo)致?lián)p耗減小，提高效率。另外，由于內(nèi)移相角D1和D3均可以在O到180度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因此相比傳統(tǒng)移相控制方法的單個(gè)控制變量，混合移相控制方法的調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大，靈活性增強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，該控制方法包括以下步驟: 1)將雙主動(dòng)全橋直流變換器中的八個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1、S2、S3、S4、Q1、Q2、Q3、Q4)均設(shè)置為占空比為50%的方波； 2)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S3)分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S4)互補(bǔ)，第二全橋變換器4中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q3)分別與第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)互補(bǔ)和第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q4)互補(bǔ)； 3)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S4)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S3)有一個(gè)移相角D1; 4)設(shè)置第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)分別相對于第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q4)和第三開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q3)有一個(gè)移相角D2 ； 5)設(shè)置第一全橋變換器H1中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(S2)分別相對于第二全橋變換器H2中的第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q1)和第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖(Q2)有一個(gè)移相角D3 ； 6)通過調(diào)節(jié)移相角DpD2和D3控制雙主動(dòng)全橋直流變換器的輸出電壓以及傳輸功率的大小和流向。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D1大于等于O度，小于等于180度。
3.如權(quán)力要求I所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D2大于等于O度，小于等于180度。
4.如權(quán)力要求I所述一種用于雙主動(dòng)全橋直流變換器的混合移相控制方法，其特征在于，所述的移相角D3大于等于O度，小于等于180度。
【文檔編號】H02M3/335GK103516224SQ201310467248
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】趙彪, 宋強(qiáng), 劉文華 申請人:清華大學(xué)