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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直流-直流变换器,更具体地,涉及一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法及控制器。
技术介绍
1、双有源桥(dab)直流变换器具有电气隔离、能量双向流动、易于实现软开关等优点,在直流配电网、储能系统、电动汽车等领域有着广泛应用。作为电压变换和能量传递的关键设备,三相双有源桥变换器功率密度更高、工作性能更好,是构建高效率、高功率密度直流变压器的更优选择。一方面,三相dab在交流环节借助三相变压器,通过相数的叠加作用,降低直流侧的电压纹波,以减小变换器中无源器件的体积,进一步提高变换器的功率密度。另一方面,三相dab中每相桥臂输出电流的有效值、电流应力及谐波含量更小,能有效地减小电感、变压器及开关管的损耗,有利于提高变换器的运行效率。
2、现有文献针对三相dab的研究主要集中于稳态工况下的效率优化问题,即通过拓展开关管的软开关范围、减小开关器件的电流应力来提高变换器的效率。三相dab虽然在稳态工况下有着很好的性能,但是当运行工况发生突变时,电感电流会出现持续多个开关周期的暂态振荡,并导致很高的瞬态电流和额外的功率损耗,进而引发保护停机,甚至会造成电路器件的永久性损毁。实际工程应用中,为了减轻暂态振荡的程度,通常要大幅降低调节速度,甚至让变换器处于不控状态,使得dab变换器难以实现快速的调控。因此,解决暂态振荡问题对于实际工程应用具有极大的意义。
3、在单相dab的调控过程中,电感电流在暂态过程中的振荡表现为直流偏置现象。现有文献对于单相dab的电流振荡抑制问题已经有了一定的研究成果,提出了一
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求,本专利技术提供了一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法及控制器,其目的在于快速抑制三相dab变换器的瞬时电流振荡,从而提高三相dab变换器的动态性能。
2、为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,方法包括:当控制所述三相双有源桥变换器的功率传输指令发生变化且变化量绝对值大于突变阈值时,求解令ixtra+ilpul=0的中间占空比dr;其中,ixtra为δi0在所述三相双有源桥变换器x相电感上产生的暂态响应电流,x为abc三相中的任一相,δi0为功率传输指令变化前稳态下电感电流与变化后稳态下电感电流之间的差值,ilpul为功率传输指令变化后暂态过程下占空比为dr的单位脉冲产生的电感电流响应;在所述功率传输指令的变化量绝对值大于所述突变阈值之后的开关周期内,前1/3个开关周期内控制d等于dr,其它开关周期内控制d等于d1,其中,d为所述三相双有源桥变换器中原边侧x相桥臂与副边侧x相桥臂之间的移相比,d1为变化后的功率传输指令所对应的原副边桥臂移相比。
3、更进一步地,δi0的获取方式为:采用频域法建立功率传输指令变化后暂态过程下x相电感的电感端电压模型;利用x相的一阶等效rl电路模型,根据电流叠加定理计算所述电感端电压模型下的δi0。
4、更进一步地,δi0为:
5、δi0=ia,1(d,t)-ia,1(d1,t)
6、
7、其中,d为变化前的功率传输指令所对应的原副边桥臂移相比,t为时间,ia,1(d,t)为功率传输指令变化前稳态下电感电流,ia,1(d1,t)为功率传输指令变化后稳态下电感电流,v1为三相双有源桥变换器的输入电压,m为三相双有源桥变换器的电压转换比,rt为每相的等效串联寄生电阻,w表示单位周期内的弧度,l为传输电感。
8、更进一步地,ixtra为:
9、ixtra=δi0e-t/τ
10、其中,t为时间,τ为时间常数,τ=l/rt,l为传输电感,rt为每相的等效串联寄生电阻。
11、更进一步地,ilpul为:
12、
13、其中,n为三相双有源桥变换器中变压器的匝比,v2为三相双有源桥变换器的输出电压,rt为每相的等效串联寄生电阻,ths为三相双有源桥变换器的半开关周期,t为时间,τ为时间常数,τ=l/rt,l为传输电感。
14、更进一步地,所述求解令ixtra+ilpul=0的中间占空比dr具体包括:采用离线的方式求解令ixtra+ilpul=0的中间占空比dr。
15、更进一步地,当所述功率传输指令发生变化且变化量绝对值不大于所述突变阈值时,方法还包括:在所述功率传输指令的变化量绝对值不大于所述突变阈值之后的开关周期内,控制d等于d1。
16、按照本专利技术的另一个方面,提供了一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制器,所述控制器用于执行如上所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法。
17、总体而言,通过本专利技术所构思的以上技术方案,能够取得以下有益效果:提供了一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,当功率传输指令突变时,引入中间占空比dr以消除暂态直流分量,在功率传输指令突变后的前1/3个开关周期内控制原副边桥臂移相比d等于dr,之后的开关周期内控制d等于突变后功率传输指令对应的原副边桥臂移相比d1;从快速性角度,本方法能使电感电流在1/3个开关周期内到达稳定状态,大大缩短了暂态过程,同时加快了功率调节速度,使变换器具备良好的动态调节能力;从可靠性角度,本方法有效抑制了功率指令发生突变时导致的电感电流冲击,使器件避免产生过流风险,保证了器件的安全,提高了变换器的可靠性;从效率优化的角度,本方法实现了电感电流在功率指令突变时的平稳过渡,避免了持续多个开关周期的电流振荡,提高了变换器的性能和效率。
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1.一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,方法包括:
2.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,ΔI0的获取方式为:
3.如权利要求2所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,ΔI0为:
4.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,ixtra为:
5.如权利要求1-4任一项所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,iLpul为:
6.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,所述求解令ixtra+iLpul=0的中间占空比Dr具体包括:采用离线的方式求解令ixtra+iLpul=0的中间占空比Dr。
7.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,当所述功率传输指令发生变化且变化量绝对值不大于所述突变阈值时,方法还包括:在所述功率传输指令的变化量绝对值不大于所述突变阈值之后的开关周期内,控制d等于D1。
8.一种用于三相
...【技术特征摘要】
1.一种用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,方法包括:
2.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,δi0的获取方式为:
3.如权利要求2所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,δi0为:
4.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,ixtra为:
5.如权利要求1-4任一项所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时电流控制方法,其特征在于,ilpul为:
6.如权利要求1所述的用于三相双有源桥变换器的瞬时...
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