基于移相+直流量控制的有源半桥均衡器中，由于半桥变换器输出电压中含有直流分量，造成变压器铁心磁化曲线不对称运行，情况恶劣时，变压器铁心磁饱和将造成均衡器不能正常运行。为此，本发明专利技术公开一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，根据电路运行参数估算变压器铁心的最大磁感应强度，根据最大磁感应强度是否在合理范围内，决定是否改变每个半桥变换器的占空比，并重新估算最大磁感应强度，直至达到合理的范围为止。本发明专利技术解决了基于移相+直流量控制的有源半桥均衡器中变压器铁心饱和运行带来的不利情况，保证了基于移相+直流量控制的有源半桥均衡器的安全运行。行。行。
【技术实现步骤摘要】
基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法
[0001]本专利技术涉及一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，属于电力电子变换器控制领域。
技术介绍
[0002]近年来，锂电池在航空、航天、智能微电网储能系统、电动汽车动力电池等领域获得了广泛的应用。为获得足够高的电压与足够的容量，需要将锂电池单体串联成为锂电池包以后再使用。由于电池单体间特性存在差异，在多次充放电以后，各串联的锂电池单体出现荷电状态(SOC)以及电压不一致的情况，长期运行会出现过充电与过放电，对电池单体的寿命、容量以及安全将产生不利影响。SOC差异通常反映在单体电压存在差异，因此电压均衡功能是串联使用的锂电池包必须具备的功能。
[0003]近年来研究人员对双有源半桥均衡器进行了研究，其通过一个高频变压器耦合原副边两侧的4个单体，该方案电路结构简单，成本为目前所有方案中最低，但采用的是占空比固定的开环控制，变压器原副边之间的能量转移较小，造成均衡速度极慢，且工作频率只有在很低的情况下运行效果方可接受，导致变压器体积重量偏大。为克服这一问题，研究人员提出在半桥之间采用移相控制策略，可以在提升开关频率的基础上，保证快速均衡的效果，但仅能实现半桥间电池单元能量的快速转移，对半桥内单元仍处于开环控制状态，未能保证所有电池单元的快速均衡。在移相控制的基础上，研究人员继续开发了半桥输出电压直流量可调节的控制策略，实现了均衡器中所有锂电池单元的快速均衡，但是半桥变换器输出的直流电压作用于变压器绕组易造成变压器铁心饱和，将导致均衡器无法正常运行。
[0004]因此，在采用易于实现、低成本的有源半桥锂电池均衡器的基础上，采用移相控制与直流量调节实现所有锂电池单元快速均衡后，需要确保均衡器中变压器铁心不饱和，本方案由此产生。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：针对有源半桥锂电池均衡器采用移相控制与直流量控制策略实施以后，变压器铁心容易发生饱和的现象，本专利技术提出一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法。
[0006]技术方案：一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，该方法的实现基于有源半桥锂电池均衡器，所述有源半桥锂电池均衡器包括n个有源半桥变换器，一个具有n个绕组的变压器；第i(i＝1,2,
…
n)有源半桥变换器中包含2个被均衡的锂电池单元B
i1
与B
i2
、2个开关管S
i1
与S
i2
；所述锂电池单元B
i1
与B
i2
的电压为U
Bi1
与U
Bi2
；该方法包括如下步骤：
[0007]S1.实时检测每个锂电池单元的电压U
Bi1
与U
Bi2
(i＝1,2,
…
n)；
[0008]S2.根据移相+直流量控制策略得到每个有源半桥变换器的两个控制量，即移相比Φ
i
与占空比D
i
；
[0009]S3.根据式(a)，求得变压器铁心的最大磁感应强度B
m
；
[0010][0011]式(a)中变压器n个绕组的匝数相等，均等于N；L
m
为变压器的励磁电感感值；T
s
为均衡器的开关周期；R为变压器的线圈等效阻抗；A
e
为变压器铁心截面积；A
i
＝0.5(U
Bi1
+U
Bi2
)；
[0012]S4.判别B
m
与0.5B
s
的关系，其中B
s
为变压器铁心的饱和磁感应强度；如B
m
≥0.5B
s
，则跳转到步骤S5；如B
m
<0.5B
s
，则跳转到步骤S6；
[0013]S5.优化半桥变换器的占空比为D
i
＝kD
i
，新得到的占空比D
i
替换原有占空比的值；
[0014]S6.根据占空比的大小D
i
与移相比Φ
i
调制有源半桥变换器的调制信号。
[0015]一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，建立了变压器铁心磁感应强度的数学模型，通过优化占空比，使得变压器铁心运行在线性范围内，避免了变压器因有源半桥输出电压中的直流量造成的饱和，提升了基于移相+直流量控制有源半桥均衡器的性能。
[0016]有益效果：本专利技术所提一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，建立了变压器铁心磁感应强度的数学模型，通过优化占空比，使得变压器铁心运行在线性范围内，避免了变压器因有源半桥输出电压中的直流量造成的饱和，提升了基于移相+直流量控制有源半桥均衡器的性能。上述两个有益效果可大大提升有源半桥均衡器的市场竞争力。
附图说明
[0017]图1为基于有源半桥锂电池均衡器的主电路拓扑；
[0018]图2为基于有源半桥4锂电池单元均衡器的主电路拓扑；
[0019]图3为基于有源半桥锂电池单元均衡器的移相+直流调节控制策略；
[0020]图4为基于有源半桥4锂电池单元均衡器移相控制策略+直流量调节策略时的半桥输出电压波形；
[0021]图5为本专利技术所公开的基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法的流程图；
[0022]图中符号名称：S
i1
‑
S
i2
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器中第1开关管、第2开关管；B
i1
‑
B
i2
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器中第1锂电池单元、第2锂电池单元；T——高频变压器；W
i
(i＝1,2,
…
n)——高频变压器T中第i绕组；u
i
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器输出电压；i
i
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器输出电流；U
Bi1
‑
U
Bi2
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器中锂电池单元单元电压；D
i
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器的占空比；Φ
i
(i＝1,2,
…
n)——第i有源半桥变换器的移相比；B
m
——变压器铁心最大磁感应强度；B
s
——变压器铁心饱和磁感应强度。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法，该方法的实现基于有源半桥锂电池均衡器，所述有源半桥锂电池均衡器包括n个有源半桥变换器，一个具有n个绕组的变压器；第i(i＝1,2,
…
n)有源半桥变换器中包含2个被均衡的锂电池单元B
i1
与B
i2
、2个开关管S
i1
与S
i2
；所述锂电池单元B
i1
与B
i2
的电压为U
Bi1
与U
Bi2
；其特征在于，该方法包括如下步骤：S1.实时检测每个锂电池单元的电压U
Bi1
与U
Bi2
(i＝1,2,
…
n)；S2.根据移相+直流量控制策略得到每个有源半桥变换器的两个控制量，即移相比Φ
i
与占空比D
i
；S3.根据式(a)，求得变压器铁心的最大磁感应强度B
m
；式(a)中变压器n个绕组的匝数相等，均等于N；L
m
为变压器的励磁电感感值；T
s
...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋冬梅，张春富，徐苏东，王锦程，阚加荣，彭思敏，陈小海，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：
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