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申请/专利权人：湖南大学

摘要：本发明提供一种双有源桥变换器的全功率范围内优化控制方法，该方法基于三重移相控制，通过采集变换器的电压、电流信息，将变换器在全功率范围内的工作状态分成7个工作模式，并求解不同工作模式下双有源桥变换器的移相比组合D1、D2和D3，根据移相比组合产生开关管的驱动信号作用于开关管，从而控制变换器工作；同时提出一种“等效占空比”的概念，采用统一的控制变量，使变换器在输入、输出电压和负载改变时实现各个工作模式之间的自然过渡。本发明的控制方法控制简单，能够实现双有源桥变换器在宽输入、宽输出电压和全功率范围内的优化控制，有效降低变换器的开关管的损耗，提高动态性能和工作效率。

主权项：1.一种双有源桥变换器的全功率范围内优化控制方法，所述双有源桥变换器包括输入电压源、输出电压源、输入侧稳压电容、输出侧稳压电容、原边侧H桥电路、副边侧H桥电路、高频隔离变压器Tr和串联电感，其中原边侧H桥电路包含四个开关管S1、S2、S3、S4，副边侧H桥包含四个开关管S5、S6、S7、S8，每个桥臂上下两个开关管是180°互补导通的，高频隔离变压器Tr的原副边匝数比为n:1,开关工作周期为T，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：S1、采集并经过模数转换得到所述双有源桥变换器的输入侧电压、输出侧电压和输出电流；S2、根据所述双有源桥变换器的输入侧电压、输出侧电压和输出电流计算控制变量和电压传输比k，再根据所述控制变量和所述电压传输比k将所述双有源桥变换器在全功率范围内的工作状态分为7种工作模式，并求解不同工作模式下所述双有源桥变换器的原边桥内移相比D1、桥间移相比D2和副边桥内移相比D3；所述步骤S2中根据所述双有源桥变换器的输入侧电压、输出侧电压和输出电流计算控制变量和电压传输比k，包括：利用所述输出侧电压和输出电流经过PI控制器输出一个统一的控制变量；根据所述输入侧电压、输出侧电压以及高频隔离变压器Tr的匝数n计算得出电压传输比k，其中；所述步骤S2中根据所述控制变量和所述电压传输比k将所述双有源桥变换器在全功率范围内的工作状态分为7种工作模式，包括：降压断续模式、降压连续模式1、降压连续模式2、临界模式、升压断续模式、升压连续模式1和升压连续模式2，其中：当时，所述双有源桥变换器处于降压模式，具体包括：当负载功率较小时，所述双有源桥变换器处于降压断续模式，电感电流在前半周期内首先以的斜率从零开始增加，随后又以的斜率下降到零，最后维持在零值；随着负载功率增加，所述双有源桥变换器过渡到降压连续模式1，相比于降压断续模式，电感电流在前半周期内的上升斜率和下降斜率不变，上升时间增加，使电感电流刚好从零值经上升和下降后回到零值；随着负载功率进一步增加，所述双有源桥变换器过渡到降压连续模式2，在电感电流波形的前半周期内首先引入一段斜率为的波形，以使电感在短时间内达到传输功率要求，同时能降低电流的峰值和有效值，从而有效减小电流应力，电感电流再以的斜率增加，最后以的斜率下降；当时，所述双有源桥变换器处于临界模式，电感电流在前半周期内首先以的斜率增加，达到某一电流值后维持不变；当时，所述双有源桥变换器处于升压模式，具体包括：当负载功率较小时，所述双有源桥变换器处于升压断续模式，电感电流在前半周期内首先以的斜率从零开始增加，又以的斜率下降到零，最后维持在零值；随着负载功率增加，所述双有源桥变换器过渡到升压连续模式1，相比于升压断续模式，电感电流在前半周期内的上升斜率和下降斜率不变，上升时间增加，使电感电流刚好从零值经上升和下降后回到零值；随着负载功率进一步增加，所述双有源桥变换器过渡到升压连续模式2，在电感电流波形的前半周期内首先引入一段斜率为的波形，以使电感在短时间内达到传输功率要求，同时能降低电流的峰值和有效值，从而有效减小电流应力，电感电流再以的斜率增加，最后以的斜率下降；所述双有源桥变换器处于降压断续模式时，将电感电流波形在前半周期内以的斜率从零开始增加的时间作为的初值；所述双有源桥变换器处于降压连续模式1时，将电感电流波形在前半周期内以斜率上升的时间增加至，将与半个开关工作周期的比值定义为等效占空比EDC1，；所述双有源桥变换器处于降压连续模式2时，将电感电流波形在前半周期内以斜率上升的时间表示为，以斜率上升的时间表示为；所述双有源桥变换器处于临界模式时，将电感电流在前半周期内以斜率上升的时间表示为，达到某一电流值后的维持时间表示为；所述双有源桥变换器处于升压断续模式时，将电感电流波形在前半周期内以斜率上升的时间表示为；所述双有源桥变换器处于升压连续模式1时，将电感电流波形在前半周期内以斜率上升的时间增加至，将与半个开关工作周期的比值定义为等效占空比EDC2，；所述双有源桥变换器处于升压连续模式2时，将电感电流波形在前半周期内以斜率上升的时间表示为 ，以斜率上升的时间表示为；S3、在不同工作模式下，根据所在模式下所述双有源桥变换器的原边桥内移相比D1、桥间移相比D2和副边桥内移相比D3产生8个开关管的驱动信号，作用于开关管，从而控制所述双有源桥变换器工作。

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