基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法技术

本发明专利技术提供一种基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法。所述基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法包括以下步骤：S1：确定双有源桥拓扑结构，通过双有源桥拓扑结构获得双有源桥变压器变比；S2：所述S1中，移相角在初级与次级电感中转换，可以对双有源桥拓扑结构进行简化，获得双有源桥简化电路，所述简化电路中，v'

【技术实现步骤摘要】
基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法
本专利技术涉及新能源电动汽车
，尤其涉及一种基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法。
技术介绍
新能源汽车的兴起，进一步推动了大功率开关电源的应用。功率器件在市场的应用也越来越广泛了，从电力二极管到可控硅器件再到IGBT，人们对开关器件的要求也越来越严格了，因此高频、可靠、耐压高、通态电阻小的元器件就成为了开关电源拓扑结构中功率器件的首选了。设计一款高效、双向隔离的双有源充电机成为了当下炙手可热的难点。SiC-MOSEFT器件的电子迁移率和介电常数与Si-MOSFET开关管相比要小，而且SiC-MOSFET的临界击穿场强是Si-MOSFET的10多倍，这就意味着同等耐压下，SiC-MOSFET漂移层会薄得多，通态电阻也会小很多，同时与IGBT相比SiC-MOSFET又保留又MOSFET的特性，能够在高频条件下工作。目前，双有源开关电源拓扑结构种类良多，正激式结构无法实现软开关控制，开关管关断时损耗较大，效率较低；全桥逆变采用二极管同步整流方式，该方法在算法上采用了硬开关控制，效率相对于正激式有所上升，但同步整流阶段二极管同态损耗较大，且不能双向控制。因此，有必要提供一种新的基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法解决上述技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供的基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法包括以下步骤：S1：确定双有源桥拓扑结构，通过双有源桥拓扑结构获得双有源桥变压器变比；r>S2：所述S1中，移相角在初级与次级电感中转换，可以对双有源桥拓扑结构进行简化，获得双有源桥简化电路，所述简化电路中，v'cd＝N*vcd，其中v'cd为变压器副边电压映射在原边侧量，N为变比，vcd为变压器副边电压；S3：通过改变移相角φ，使变压器原边谐振电感电流在周期内发生变化；S4：将双有源桥拓扑结构降阶处理，忽略谐振电感的动态变化，得到等效变换电路；S5：通过等效电路得出，当功率管的应力小且ZVS导通时是线性的变压器理想输出功率具有高密度，在周期内的均值为：其中Po为输出功率，N为匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为开关频，Lrp为谐振电感；S6：通过可以的得出等效电路表达式<i2>，取正向角S7：通过引入相移扰动进一步得到扰动下电流从而得出输出电压与移相角的传递函数，S8：通过推导，得出输出电压与移相角传递函数，可知系统开环传递函数为二型系统时可实现稳态无静差，开环传递函数为其中H(s)为电压反馈系数，Fm(s)为输入滤波时间，W(s)为PI调节器；S9：搭建仿真实验，所述仿真实验基于Psipse软件平台搭建，选择实验参数；S10：将实验参数放入仿真模型中各个元器件中，得到仿真结果；S11：设计实验验证移改进的移相全桥拓扑结构的可行性；S12：通过多次实验将实验数据不断记录。优选的，所述S1中，双有源桥变压器变比为14。优选的，所述S2中，变压器原边谐振电感电流在周期内呈梯形变化。优选的，所述S9中，实验参数与所述S1-S8保持一致。优选的，所述S10中，仿真系统采用离散控制模式，仿真步长为1us，PWM频率为100KHz，算法执行周期为30us。优选的，所述S11中，实验主控芯片为TI的UCC28950移相芯片，驱动芯片采用英飞凌2ED020I12-F1自举型驱动芯片。优选的，所述S11中，该驱动不隔离，在驱动高压侧SiC-MOSFET时，需用变压器将高低压隔离。与相关技术相比较，本专利技术提供的基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法具有如下有益效果：1)采用全桥结构有利于通过高频变压器实现电气隔离，将高压动力电池与低压配电电池隔离开来，转换器移动逆变桥的移相角来控制对管将能量传递到二次侧；2)通过同步整流方式将能量传递到低压电池，在高压电池故障或者是电动汽车启动瞬间带来的电流冲击，将反向充电代替高压电池短时输出作用；3)能量可以双向流动，并在变压器原边串联了谐振电感，以达到前级H桥在移相控制中实现软开关控制，减小开关损耗；4)在主功率变压器回路中串联了一个隔直电容，抑制原边电流的反向通路，在滞后桥臂并联二极管和电容，增大滞后桥臂在重载时，加快对原边电压充放电速度，以达到零点压关断，提升系统整体效率；5)通过将电路进行模块化动态建模，对电路每个周期内的自发的动态变化进行模型化验证，利用Pspice搭建模型进行仿真验证；6)通过实验台架验证了理论分析，为实际设计开发具有更宽动态性能的转换器提供理论依据。附图说明图1为本专利技术中双有源桥拓扑结构图；图2为本专利技术中双有源桥简化电路图；图3为本专利技术中转换器的运行原理图；图4为本专利技术中双有源桥拓扑降阶等效电路图；图5为本专利技术中双有源功率输出曲线图；图6为本专利技术中波特图；图7为本专利技术中系统控制结构图；图8为系统开环传递函数波特图；图9为本专利技术中仿真实验参数图；图10为本专利技术中仿真实验逆变桥开关管PWM波形；图11为本专利技术中仿真实验变压器两侧电压图；图12为本专利技术中仿真实验SiC-MOSEFT损耗分析；图13为本专利技术中仿真实验输出电压电流波形图；图14为本专利技术中仿真实验稳态结果图；图15为本专利技术中升压实验开关管初始状态图；图16为本专利技术中升压实验Boost升压过程图；图17为本专利技术中降压实验逆变桥四个功率管GS端PWM波形图；图18为本专利技术中降压实验变压器原边电压与原边电流波形图；图19为本专利技术中降压实验输出响应波形图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。一种基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法包括以下步骤：S1：结合参阅说明书附图1，双有源结构代表着有两个电源V1和V2，通过移相全桥软开关技术实现两个电源间能量双向流动，由于本文采用的是高压电池给低压电池充电，变压器原边是高压小电流输出，所以原边侧采用四个SiC-MOSEFT构成的H桥，H桥前级会加入低通滤波器对输入电压电流进行滤波，Lrp为谐振电感，Crp为谐振电容，变压器右边是低压大电流输出，所以整流桥摈弃传统的二极管同步整流，采用了MOSFET同步整流控制，Lo为输出滤波电感，Co为输出滤波电容，Do为续流二极管，可以确定双有源桥拓扑结构，通过双有源桥拓扑结构获得双有源桥变压器变比；S2：结合参阅说明书附图2，所述S1中，移相角在初级与次级电感中转换，可以对双有源桥拓扑结构进行简化，获得双有源桥简化电路，所述简化电路中，v'cd＝N*vcd，其中v'cd为变压器副边电压映射在原边侧量，N为变比，vcd为变压器副边电压；S3：结合参阅说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：确定双有源桥拓扑结构，通过双有源桥拓扑结构获得双有源桥变压器变比；/nS2：所述S1中，移相角在初级与次级电感中转换，可以对双有源桥拓扑结构进行简化，获得双有源桥简化电路，所述简化电路中，v'

【技术特征摘要】
1.一种基于移相全桥控制的双有源DCDC电路拓扑研究方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定双有源桥拓扑结构，通过双有源桥拓扑结构获得双有源桥变压器变比；
S2：所述S1中，移相角在初级与次级电感中转换，可以对双有源桥拓扑结构进行简化，获得双有源桥简化电路，所述简化电路中，v'cd＝N*vcd，其中v'cd为变压器副边电压映射在原边侧量，N为变比，vcd为变压器副边电压；
S3：通过改变移相角φ，使变压器原边谐振电感电流在周期内发生变化；
S4：将双有源桥拓扑结构降阶处理，忽略谐振电感的动态变化，得到等效变换电路；
S5：通过等效电路得出，当功率管的应力小且ZVS导通时是线性的变压器理想输出功率具有高密度，在周期内的均值为：






其中Po为输出功率，N为匝数比，V1为输入电压，V2为输出电压，f为开关频，Lrp为谐振电感；
S6：通过可以的得出等效电路表达式<i2>，取正向角
S7：通过引入相移扰动进一步得到扰动下电流从而得出输出电压与移相角的传递函数，
S8：通过推导，得出输出电压与移相角传递函数，可知系统开环传递函数为二型系统时可实现稳态无静差，开环传递函数为其中H(s)为电压反馈系数，Fm(s)为输入滤波时间，W(s)为PI调节器；






S9：搭建仿真实验，所述仿真实验基于Psipse软件平台搭建，选择实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建国，王炜，
申请(专利权)人：力孚智能装备苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32