【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三相dc-dc变换器领域，具体涉及一种基于三相dc-dc变换器的热平衡方法。
技术介绍
1、传统的单相dab变换器，控制方式非常灵活，常见的控制方法有单移相(singlephase shift，sps)控制、扩展移相(extend phase shift，eps)控制、双重移相(doublephase shift，dps)控制、三重移相(triple phase shift，tps)控制和五自由度(fivedegree of freedom，5-dof)控制等。通过对控制策略的优化可以实现dab变换器中开关器件的零电压开通，同时减小器件中的电流有效值，使dab变换器拥有较高的传输效率。近几年随着开关器件的进一步发展，使得dab变换器的开关频率和功率密度进一步提升。由此，dab变换器被广泛应用于光伏储能电站及电动汽车领域。将dab的原副桥臂都加入一个新的半桥，变压器改用三相变压器即可得到三相dc-dc(3p-dab)变换器。相比于单相dc-dc(1p-dab)变换器，3p-dab加入新的桥臂，由于新的桥臂分担了另外两个桥臂的电流，从而使得变换器具有传输更大功率的能力。同样，3p-dab也可以利用变压器的漏感实现zvs，无需添加额外的谐振元件。原副边的对称结构可以使变换器实现模块化，也有利于实现双向运行。与单相dab不同的是，三相交错并联结构可以等效为三倍的开关频率，可以有效减小输入和输出的纹波，从而减小滤波器的体积，提升输出电压电流质量。
2、文献1“optimized modulation and dy
3、文献2“optimal simultaneous pwm control for three-phase dual-active-bridge converters to minimize current stress in the whole load range，in ieeejournal of emerging and selected topics in power electronics，vol.9，no.5，pp.5822-5837，oct.2021”(“优化三相双主动桥式转换器的同步pwm控制，以最大限度降低整个负载范围内的电流应力”)同样采用原副边占空比不同的三自由度方案，以电流应力为优化目标进行优化计算，进一步提升了变换器的传输效率，但是没有考虑到因为占空比不同而导致的开关管热不平衡问题。
4、中国专利技术专利公开说明书(cn107070241a)公开了一种原、副边为两个全桥的双向dc-dc系统及其热平衡的方法，该专利技术针对该系统提出了一种调制策略，但所提的优化调制策略仅适用于该全桥的拓扑结构，随着传输功率的进一步增大，对输出电压电流质量的要求进一步提高，该拓扑的应用场合受到限制，适用于更高功率等级的三相dc-dc变换器需要被推广。
5、综上所述，现有技术还存在以下问题：
6、1、很多文献只考虑了对三相dc-dc变换器的效率优化方法，但是并未考虑到不同开关管的损耗情况不一致，从而导致的热不平衡现象，依然限制变换器的传输效率；
7、2、对于单相dc-dc变换器，尚有一些有关热平衡优化方法，但是还没有学者对三相dc-dc变换器的热平衡做出研究。
8、3、现有技术中dab变换器的三自由度不对称控制方式下开关管并不是各导通半个周期，这会导致开关管的温升差异，而功率开关器件的工作温度影响着器件的性能和使用寿命，因此也影响着变换器的可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题为以上现有技术中存在的问题，具体的，基于三相dc-dc变换器拓扑，在不增加或改动任何硬件的基础上，提出了一种优化方法，该优化方法在dab变换器的三自由度不对称控制方式下，在不改变输出电压电流的前提下，通过交换开关管的导通时间，平衡了开关器件的热损耗，提高整个样机的工作效率。
2、本专利技术地目的是这样实现的，本专利技术提供了一种基于三相dc-dc变换器的热平衡方法，所述三相dc-dc变换器系统包括原边侧直流电源、副边侧直流电源和双向dc-dc模块；所述双向dc-dc模块包括原边侧三相半桥电路、原边侧三相电感、原边侧发射线圈、副边侧接收线圈和副边侧三相半桥电路；所述原边侧三相半桥电路并联在原边侧直流电源e1的正负直流母线之间，所述副边侧三相半桥电路并联在副边侧直流电源e2的正负直流母线之间；
3、所述原边侧三相半桥电路包括6个带反向并联二极管及输出电容的开关管spi，i＝1，2，…，6；其中，开关管sp1的发射极和开关管sp2的集电极相接组成原边侧a相桥臂，开关管sp3的发射极和开关管sp4的集电极相接组成原边侧b相桥臂，开关管sp5的发射极和开关管sp6的集电极相接组成原边侧c相桥臂，且三个接点构成原边侧三相半桥电路的输出端，该输出端接原边侧三相电感，原边侧三相电感的另一端接原边侧发射线圈；所述副边侧三相半桥电路包括6个带反向并联二极管及输出电容的开关管ssi，其中，开关管ss1的发射极和开关管ss2的集电极相接组成副边侧a相桥臂，开关管ss3的发射极和开关管ss4的集电极相接组成副边侧b相桥臂，开关管ss5的发射极和开关管ss6的集电极相接组成副边侧c相桥臂，且三个接点构成副边侧三相半桥电路的输出端，该副边侧三相半桥电路的输出端接副边接收线圈，副边侧接收线圈通过互感m接收原边侧发射线圈发射的电磁场，并转化为电能；
4、所述热平衡方法的步骤如下：
5、步骤1，定义功率传输的状态
6、给定副边侧直流电源的直流输出电流指令值iref，定义功率传输状态如下：若iref＞0，功率由原边侧直流电源流向副边侧直流电源，并定义为功率正向传输；若iref＜0，功率由副边侧直流电源流向原边侧直流电源，并定义为功率反向传输；若iref＝0，功率不发生传输；
7、步骤2，计算移相值
8、采样副边侧直流电源的直流输出电流iout，计算直流输出电流误差信号δiout，δiout＝iref-iout，将直流输出电流误差信号δiout送入pi调节器得到移相值(d1，d2，d3)，其中，d1为开关管sp1、开关管sp2、开关管sp3在高电平时的占空比，d2为开关管ss1、开关管ss2、开关管ss3在高电平时的占空比，d3为开关管sp1和开关管ss1的相位差；
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1.一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法，所述三相DC-DC变换器系统包括原边侧直流电源、副边侧直流电源和双向DC-DC模块；所述双向DC-DC模块包括原边侧三相半桥电路、原边侧三相电感、原边侧发射线圈、副边侧接收线圈和副边侧三相半桥电路；所述原边侧三相半桥电路并联在原边侧直流电源E1的正负直流母线之间，所述副边侧三相半桥电路并联在副边侧直流电源E2的正负直流母线之间；
2.根据权利要求1所述的一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法，其特征在于，所述预设的交换PWM波条件为预设的间隔时间D；所述生成交换PWM波指令的过程如下：预先设定一个间隔时间D，间隔时间D到，中断步骤4的发波，同时生成交换PWM波指令驱动开关管工作，交换PWM波驱动开关管工作结束后进入下一个间隔周期。
3.根据权利要求1所述的一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法，其特征在于，所述预设的交换PWM波条件为开关管的温差阈值Δtref，所述生成交换PWM波指令的过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于三相DC-DC变换器的热平衡方法，其特征在于，所述PI调节器的函数
...【技术特征摘要】
1.一种基于三相dc-dc变换器的热平衡方法，所述三相dc-dc变换器系统包括原边侧直流电源、副边侧直流电源和双向dc-dc模块；所述双向dc-dc模块包括原边侧三相半桥电路、原边侧三相电感、原边侧发射线圈、副边侧接收线圈和副边侧三相半桥电路；所述原边侧三相半桥电路并联在原边侧直流电源e1的正负直流母线之间，所述副边侧三相半桥电路并联在副边侧直流电源e2的正负直流母线之间；
2.根据权利要求1所述的一种基于三相dc-dc变换器的热平衡方法，其特征在于，所述预设的交换pwm波条件为预设的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王付胜，吴辉捷，张鑫，叶雨杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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