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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410678003.0 (22)申请日 2014.11.21 H02M 3/335(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 1 号 申请人 深圳供电局有限公司 (72)发明人 赵彪 宋强 刘文华 刘国伟 赵宇明 姚森敬 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201 代理人 廖元秋 (54) 发明名称 一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相 控制方法 (57) 摘要 本发明公开了一种用于双主动全桥直流变换 器的暂态移相控制方法， 属于电力电子技术领域 ；。
2、 该方法包括， 在稳态期间， 将双主动全桥直流变 换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为 50的方波 vh1， 相位固定 ； 将双主动全桥直流变 换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为占空比 为 50的方波 vh2， 方波 vh2和 vh1的上升沿和下降 沿之间均有一个相等的移相角 ； 暂态时， 移相角 从第一开关周期 T1 的移相角 D1 变化到第二开关 周期 T2 的移相角 D2， 在第二开关周期 T2 中， 调整 方波 vh2的上升沿 ( 或下降沿 ) 与方波 vh1的上升 沿(或下降沿)之间的移相角为D20， 调整方波vh2 的下降沿 ( 或上升沿 ) 与方波 vh1的下降沿 ( 或。
3、 上升沿 ) 具有移相角 D2。本发明可以减小电流冲 击， 并加快动态响应速度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104467434 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104467434 A 1/1 页 2 1.一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法， 其特征在于， 该控制方法包 括 ： 在稳态期间， 将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比为 50的方波 vh1， 相位固定 ； 将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整为 。
4、占空比为 50的方波 vh2， 方波 vh2和 v h1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相角 ； 在暂态时， 当方波 vh2和 v h1移相角从第一开关周期 T1 的移相角 D1 变化到第二开关周 期 T2 的移相角 D2 时， 在第二开关周期 T2 中， 调整方波 vh2的上升沿或下降沿与方波 v h1的 上升沿或下降沿之间的移相角为 D20， 调整方波 vh2的下降沿或上升沿与方波 v h1的下降沿 或上升沿具有移相角 D2 ； 通过调节移相角 D20 消除双主动全桥直流变换器在暂态时的直流 偏置， 减小电流冲击， 并加快动态响应速度。 2.如权利要求 1 所述的一种用于双主动全桥直流。
5、变换器的暂态移相控制方法， 其特征 在于， 所述的移相角 D20 等于 (D1+D2)/2。 3.如权利要求 1 所述一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法， 其特征在 于， 所述的移相角 D1 大于等于 -90 度， 小于等于 90 度。 4.如权利要求 1 所述一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法， 其特征在 于， 所述的移相角 D2 大于等于 -90 度， 小于等于 90 度。 权 利 要 求 书 CN 104467434 A 2 1/3 页 3 一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法 技术领域 0001 本发明属于电力电子技术领域， 涉及到双主动全桥直流变换器。
6、， 特别涉及一种用 于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法。 背景技术 0002 双主动全桥直流变换器是一可以二象限运行的直流变换器。其拓朴结构如图 1 所 示， 该变换器主要由两个全桥变换器H1和H2， 二个直流滤波电容C1和C2， 一个高频电感L和 一个高频隔离变压器 T 组成。由于其在功能上相当于 2 个单向直流变换器， 所以能大幅度 减小系统体积、 重量和成本， 在直流电机驱动、 不间断电源和电动汽车等需要进行能量双向 流动的场合应用广泛。 0003 目前， 国内外对于双主动全桥直流变换器的研究方向主要在基本特性、 拓扑结构 和软开关解决方案、 控制方法以及硬件设计和优化等方面， 这。
7、些研究多集中在稳态移相控 制方法的基础上， 对于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法的研究并不多。在这些 研究中， 通常认为一个开关周期内变压器两端电压的伏秒积为零。 在这一前提下， 变压器电 流不产生直流偏置， 也不会有很大的电流冲击。 在稳态过程中， 双主动全桥直流变换器可以 满足上述前提， 但是在暂态过程中， 无法严格满足这一前提。尤其当移相角度发生变化时， 在两个开关周期之间， 变压器两端的电压并不对称， 进而导致了变压器两端电压的伏秒积 不为 0， 也导致了直流偏置现象的产生。 0004 为了抑制直流偏置， 有文献采用在变压器中串联电容的方案， 但是电容中将流过 双主动全桥直流变换。
8、器的额定电流， 温度升高明显， 也会带来较大的功率损耗， 降低效率。 并且在大功率应用场合， 电容也增大了变换器的体积和成本。 发明内容 0005 本发明的目的是为解决上述的技术问题 , 提出一种用于双主动全桥直流变换器 的暂态移相控制方法， 不采用任何辅助元件， 仅通过控制的优化来消除双主动全桥直流变 换器的暂态直流偏置、 减小电流冲击、 加快动态响应速度。 0006 本发明采取的技术方案如下 ： 0007 一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法， 其特征在于， 该控制方法 包括 ： 0008 在稳态期间， 将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比 为 50的方波 。
9、vh1， 相位固定 ； 将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整 为占空比为 50的方波 vh2， 该方波 vh2和 v h1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相 角 ； 0009 在暂态时， 当方波 vh2和 v h1移相角从第一开关周期 T1 的移相角 D1 变化到第二开 关周期 T2 的移相角 D2 时， 在第二开关周期 T2 中， 调整方波 vh2的上升沿 ( 或下降沿 ) 与方 波 vh1的上升沿 ( 或下降沿 ) 之间的移相角为 D20， 调整方波 v h2的下降沿 ( 或上升沿 ) 与 说 明 书 CN 104467434 A 3 2/3 页 4 方波 vh1的下降。
10、沿 ( 或上升沿 ) 具有移相角 D2 ； 通过调节移相角 D20 便可以消除双主动全 桥直流变换器在暂态时的直流偏置， 减小电流冲击， 并加快动态响应速度。 0010 所述的移相角 D20 等于 (D1+D2)/2。 0011 所述的移相角 D1 大于等于 -90 度， 小于等于 90 度 ； 0012 所述的移相角 D2 大于等于 -90 度， 小于等于 90 度 ； 0013 采用上述技术方案， 本发明的有益效果在于 ： 0014 暂态过程中， 通过调整第二开关周期的移相角分别作用于第二全桥交流侧方波的 上、 下沿， 使得变压器两端的电压仍然对称， 进而导致变压器两端的伏秒积为 0， 消。
11、除了直流 偏置， 减小了电流冲击， 并且提高了动态响应速度。 附图说明 0015 图 1 是双主动全桥直流变换器的拓扑结构图。 0016 图 2 是本发明用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法示意图。 0017 图 3 是本发明的实施例中采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实 验波形图。 0018 图 4 是本发明的实施例中采用暂态移相控制方法时双主动全桥直流变换器的实 验波形图。 具体实施方式 0019 下面结合本发明的技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。 0020 本发明中的双主动全桥直流变换器的拓扑结构如图 1 所示。该变换器主要由两个 全桥变换器 H1和 H 2， 二。
12、个直流滤波电容 C1和 C2， 一个高频电感 L 和一个高频隔离变压器 T 组成。 0021 本发明的系统实施例中两个直流滤波电容 C1和 C 2均为 2200F， 辅助电感 L 为 0.18mH， 开关管的开关频率为 20kHz。 0022 本发明的用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法如图 2 所示。iL是高频 电感 L 中流过的电流。T1 为第一开关周期， T2 为第二开关周期 ； t0时刻以前， 双主动全桥直 流变换器以移相角 D1 稳态工作。t0到 t 1时刻之间为移相角暂态调整时间。t1时刻之后， 双主动全桥直流变换器的移相角变化为 D2。Ths是稳态时的半个开关周期， T h。
13、s0 、 Ths0” 为暂 态调整时刻的前后两个半个开关周期。该控制方法包括 ： 0023 在稳态期间， 将双主动全桥直流变换器中的第一全桥的交流输出侧调整为占空比 为 50的方波 vh1， 相位固定 ； 将双主动全桥直流变换器中的第二全桥的交流输出侧也调整 为占空比为 50的方波 vh2， 且方波 vh2和 v h1的上升沿和下降沿之间均有一个相等的移相 角 ； 0024 暂态时， 当方波 vh2和 v h1移相角从第一开关周期 T1 的移相角 D1 变化到第二开关 周期 T2 的移相角 D2 时， 在第二开关周期 T2 中， 调整方波 vh2的上升沿 ( 或下降沿 ) 与方波 vh1的上升。
14、沿 ( 或下降沿 ) 之间的移相角为 D20， 调整方波 vh2的下降沿 ( 或上升沿 ) 与方波 vh1的下降沿(或上升沿)具有移相角D2 ； 通过调节移相角D20便可以消除双主动全桥直流 变换器在暂态时的直流偏置， 减小电流冲击， 并加快动态响应速度。 说 明 书 CN 104467434 A 4 3/3 页 5 0025 本实施例的方法中 ： 所述的移相角 D20 等于 36 度 ； 所述的移相角 D1 等于 18 度 ； 所述的移相角 D2 等于 54 度。 0026 如图 3 所示给出了本实施例中采用传统移相控制方法时双主动全桥直流变换器 的实验波形。图 3 中 t0时刻以前， 双主。
15、动全桥直流变换器一直以 18 度的移相角稳态工作 ； t0时刻之后， 双主动全桥直流变换器的移相角变化为 54 度。虚线框中给出了在移相角变化 时的暂态放大图， 由于没有进行脉冲调整， t0到 t 1时刻的移相角为 54 度， 可以看出移相角 变化时， t0到t1时刻变压器电流iL上升很大， 使得变压器中产生了直流偏置现象， 并且电流 最大值增大， 对变换器造成了很大的电流冲击， 危及开关器件的安全运行。 0027 如图 4 所示给出了实施例中采用暂态移相控制方法时双主动全桥直流变换器的 实验波形。图 4 中 t0时刻以前， 双主动全桥直流变换器一直以 18 度的移相角稳态工作。 虚线框中给出了在移相角变化时的暂态放大图， 为了改进双主动全桥直流变换器的暂态特 性， 将t0到t1时刻的移相角调整为36度， t1时刻之后双主动全桥直流变换器的移相角再以 54 度的移相角稳态工作。图中可以看出， 相比图 4 的传统移相控制方法， t0到 t 1时刻变压 器电流 iL上升并不大， 变压器中的直流偏置被消除了， 电流冲击减小了， 并且电流在半个周 期内就恢复了平衡。 说 明 书 CN 104467434 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104467434 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104467434 A 7 。