【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，特别涉及一种宽范围零电压开通移相全桥变换器的多模式控制方法。
技术介绍
1、交通领域的“电能替代”与“清洁替代”成为实现“双碳”目标的必经之路，因此我国将新能源汽车产业纳入七大战略性产业之一，随着政策的推动，新能源汽车需求不断增长，车载电子设备的数量和功耗不断增加。这些丰富的设备资源成为品牌市场扩大的重要因素之一。然而，为车载电子设备供电的蓄电池电压会随着电量的变化会有一定的波动，并且与负载密切相关。因此需要一种高效可靠的隔离型低压大电流dc-dc变换器为电子负载提供高效稳定的电力供应。
2、移相全桥变换器作为一种可实现开关管零电压开通的隔离型dc-dc变换器，其在车载电源上得到了广泛的应用。传统的移相全桥变换器大多在连续电感电流和开关管定死区时间模式下运行，会导致滞后桥臂开关管管(q3,q4)在负载较轻时刻丢失零电压开通特性，以至于增大开关损耗，降低变换器emi性能。基于此，有学者相继提出增大谐振电感(lres)、增加辅助变压器、移相pwm混合控制和两模式混合控制等方法，从改变电路拓扑和控制策略方面拓宽滞后桥臂(q3,q4)实现零电压开通的负载范围。但会出现移相全桥变换器占空比丢失严重，电路冗余，寄生参数影响较为严重和操作复杂等问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法。该方法能够在不增加谐振电感、不改变原有结构拓扑的条件下，实现变换器开关管全负载范围的零电
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制，移相全桥变换器包括：稳压电容、移相全桥电路、高频隔离变压器、全波同步整流电路、输出滤波器、驱动模块、隔离ic、采样单元和控制器，稳压电容的输出与移相全桥电路输入相连，且移相全桥电路与高频隔离变压器一次侧相连；高频隔离变压器二次侧与全波同步整流电路相连；全波同步整流电路与输出滤波器相连；采样单元采集移相全桥变换器输入端的电压与移相全桥变换器输出端的电压和电流，将采集到的电压和电流信号通过隔离ic连接至控制器；控制器通过隔离ic和驱动模块连接控制移相全桥电路、全波同步整流电路；其中，移相全桥电路包括一个超前桥臂和一个滞后桥臂，其中超前桥臂包括超前桥臂高侧开关管q1和低侧开关管q2，滞后桥臂包括滞后桥臂高侧开关管q3和低侧开关管q4；全波同步整流电路包括同步整流管sr1和同步整流管sr2；控制器包括epwm死区控制单元、电压环控制单元、数字epwm单元和多模式切换控制单元；采样单元包括输入、输出电压采样单元和输出电流采样单元；
3、所述移相全桥变换器的多模式控制方法具体步骤为：
4、步骤1，在电流连续模式下，建立移相全桥变换器零电压开通过程模型；
5、步骤2，在电流断续模式下，建立移相全桥变换器零电压开通过程模型；
6、步骤3，根据步骤1建立的模型计算电流断续模式切换点；
7、步骤4，确定移相全桥变换器工作在电流断续模式和burst模式的开关频率fdcm；
8、步骤5，根据步骤2建立的模型计算burst模式切换点；
9、步骤6，根据步骤1、2建立的模型求解出自适应死区时间曲线；
10、步骤7，移相全桥变换器工作模式即电流连续模式、电流断续模式和burst模式的选择与切换控制方法。
11、本专利技术一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，所述步骤1具体为：
12、宽范围零电压开通的移相全桥变换器工作在电流连续模式时，滞后桥臂开关管零电压开通过程模型的建立方法：
13、根据宽范围零电压开通的移相全桥变换器工作在电流连续模式下滞后桥臂零电压开通过程的等效电路，其实现零电压开通的条件为：
14、
15、其中，ip2,ccm为电流连续模式下滞后桥臂开关管q4关断时刻原边电流，lr为变压器漏感，vin为输入电压，cq,eq为移相全桥电路开关管电荷等效电容。
16、电流连续模式下滞后桥臂开关管q4关断时刻电流可以表示为：
17、
18、
19、
20、其中，io为输出电流，deff为副边电压有效占空比，ts为变换器开关周期，fs为变换器开关频率，td,lag为滞后桥臂死区时间，n为变压器匝比，lf为输出滤波电感，lm为变压器励磁电感，为最大励磁电流，vo为输出电压。
21、本专利技术一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，所述步骤2具体为：
22、宽范围零电压开通的移相全桥变换器工作在电流断续模式时，滞后桥臂开关管零电压开通过程模型的建立方法：
23、根据宽范围零电压开通的移相全桥变换器电流断续模式下滞后桥臂零电压过程的等效电路，实现零电压开通的条件为
24、
25、其中，ip2,dcm和ilf分别为电流断续模式下滞后桥臂开关管q4关断时刻原边电流和滤波电感电流，c'sr,eq为同步整流管折算到变压器原边的等效寄生电容，ct为变压器分布电容；
26、当宽范围零电压开通的移相全桥变换器工作在电流断续模式时，由于变压器副边同步整流管的寄生参数影响，滤波电感电流会在零点附近发生振荡，其时域表达式为
27、
28、
29、其中，csr,eq为同步整流管的等效寄生电容，ω1为lf和csr,eq的谐振角频率；
30、根据电感电压伏秒平衡定律，可以推导出宽范围零电压开通的移相全桥变换器在电流断续模式下时的占空比公式：
31、
32、则电感电流上升下降时间为
33、
34、整理可得滤波电感电流振荡时间为
35、
36、其中，为电流断续模式下滞后桥臂开关管死区时间。
37、将式(10)带入式(6)中可得电流断续模式下滞后桥臂开关管q4关断时刻滤波电感电流：
38、
39、当变换器工作在电流断续模式时，由于滤波电感电流断续，滞后桥臂开关管q4关断时刻原边电流就等于变压器的励磁电流：
40、
41、其中，fdcm为变换器在提前进入电流断续模式所需的最大开关频率。
42、本专利技术一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，所述步骤3具体为：
43、根据权利要求2建立的模型确定电流断续模式的模式切换点：通过计算移相全桥变换器在电流连续模式下，滞后桥臂开关管实现临界零电压开通时的负载电流，将该负载点设置为电流断续模式的模式切换点。
44、联立公式(1)(2)(3)(4)，可得电流连续模式下滞后桥臂开关管q3实现零电压开通最小负载电流：
45、
46、其中，为电流断续模式下滞后桥臂开关管死区时间。
【技术保护点】
1.宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，移相全桥变换器包括：稳压电容、移相全桥电路、高频隔离变压器、全波同步整流电路、输出滤波器、驱动模块、隔离IC、采样单元和控制器，稳压电容的输出与移相全桥电路输入相连，且移相全桥电路与高频隔离变压器一次侧相连；高频隔离变压器二次侧与全波同步整流电路相连；全波同步整流电路与输出滤波器相连；采样单元采集移相全桥变换器输入端的电压与移相全桥变换器输出端的电压和电流，将采集到的电压和电流信号通过隔离IC连接至控制器；控制器通过隔离IC和驱动模块连接控制移相全桥电路、全波同步整流电路；其中，移相全桥电路包括一个超前桥臂和一个滞后桥臂，其中超前桥臂包括超前桥臂高侧开关管Q1和低侧开关管Q2，滞后桥臂包括滞后桥臂高侧开关管Q3和低侧开关管Q4；全波同步整流电路包括同步整流管SR1和同步整流管SR2；控制器包括ePWM死区控制单元、电压环控制单元、数字ePWM单元和多模式切换控制单元；采样单元包括输入、输出电压采样单元和输出电流采样单元；其特征在于，所述移相全桥变换器的多模式控制方法具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种宽范围零
3.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
5.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
6.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
7.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤6具体为：
8.根据权利要求1所述的一种宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，其特征在于，所述步骤7具体为：
...【技术特征摘要】
1.宽范围零电压开通的移相全桥变换器的多模式控制方法，移相全桥变换器包括：稳压电容、移相全桥电路、高频隔离变压器、全波同步整流电路、输出滤波器、驱动模块、隔离ic、采样单元和控制器，稳压电容的输出与移相全桥电路输入相连，且移相全桥电路与高频隔离变压器一次侧相连；高频隔离变压器二次侧与全波同步整流电路相连；全波同步整流电路与输出滤波器相连；采样单元采集移相全桥变换器输入端的电压与移相全桥变换器输出端的电压和电流，将采集到的电压和电流信号通过隔离ic连接至控制器；控制器通过隔离ic和驱动模块连接控制移相全桥电路、全波同步整流电路；其中，移相全桥电路包括一个超前桥臂和一个滞后桥臂，其中超前桥臂包括超前桥臂高侧开关管q1和低侧开关管q2，滞后桥臂包括滞后桥臂高侧开关管q3和低侧开关管q4；全波同步整流电路包括同步整流管sr1和同步整流管sr2；控制器包括epwm死区控制单元、电压环控制单元、数字epwm单元和多模式切换控制单元；采样单元包括输入、输出电压采样单元和输出电流采样单元；其特征在于，所...
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