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申请/专利权人：合肥博鳌电气科技有限公司

摘要：本发明公开了一种DAB变换器在大功率区间的效率优化方法，属于DC‑DC变换器领域。该优化方法包括输出功率标幺值P*的求取、设定DAB变换器的工作模态并定义大功率区间、大功率区间两种工作模态中占空比的计算、两种工作模态的平滑切换和两个单相全桥控制电路的控制5个步骤。针对软开关最优控制策略在大功率区间内，电感电流有效值较大导致通态损耗增加，进而导致效率严重下降的问题，本发明在不改变拓扑结构的基础上，提出了一种DAB变换器在大功率区间的效率优化方法，该方法不仅在大功率区间实现了软开关，而且减小了电感电流有效值，显著降低了通态损耗，有效提高了DAB变换器的效率。

主权项：1.一种DAB变换器在大功率区间的效率优化方法，所述DAB变换器包括原边侧直流电源、原边单相全桥、副边单相全桥、副边侧直流电源、高频隔离变压器和谐振电感；所述原边单相全桥并联在原边侧直流电源的正负直流母线之间，所述副边单相半桥并联在副边侧直流电源的正负直流母线之间；所述原边单相全桥包括4个带反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4，其中开关管S1的发射极和开关管S2的集电极串联组成原边第一桥臂，且接点记为点a，开关管S3的发射极和开关管S4的集电极串联组成原边第二桥臂，且接点记为点b，谐振电感的输入端与点a连接、输出端与高频隔离变压器的原边输入端连接，高频隔离变压器的原边输出端与点b连接；所述副边单相全桥包括4个带反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S5、开关管S6、开关管S7和开关管S8，其中开关管S5的发射极和开关管S6的集电极串联组成副边第一桥臂，且接点记为点c，开关管S7的发射极和开关管S8的集电极串联组成副边第二桥臂，且接点记为点d，所述高频隔离变压器的副边输入端与点c连接、副边输出端与点d连接；其特征在于，所述效率优化方法的步骤如下：设定DAB变换器的开关管频率均为fs，开关周期为Ts，Ts＝1fs；步骤1，设定DAB变换器的直流输出电流指令值Iref，通过一个电流传感器采样DAB变换器的输出电流Io，利用功率计算模块求得输出功率Po*和输出功率指令值然后定义输出功率误差信号ΔP，将输出功率误差信号ΔP送入PI调节器得到DAB变换器的输出功率整定值P，并经过标幺化处理得到输出功率标幺值P*；步骤2，设定DAB变换器的工作模态并定义大功率区间根据输出功率标幺值P*定义四种工作模态：0P*≤F0时，为工作模态1；F0P*≤F1时，为工作模态2；F1P*≤F2时，为工作模态3；F2P*≤1时，为工作模态4；其中，F0为工作模态1的上边界，F2为工作模态3的上边界；将工作模态3和工作模态4所在区间记为大功率区间，F1为大功率区间的下边界；步骤3，大功率区间两种工作模态中占空比的计算记原边高电平占空比为d1、副边高电平占空比为d3，并将原边副边之间的高电平中心移相比记为高电平中心移相比d2，计算得到两种工作模态下的原边高电平占空比d1、副边高电平占空比d3和高电平中心移相比d2；工作模态3时的计算式如下： d3＝1工作模态4时的计算式如下： d3＝1式中，K为电压变换比，A为第一常数，A＝2IPIN，B为第二常数，B＝2ISIN；IN为基准电流，IN＝nU28fsLr，U2为副边侧直流电压，n为高频隔离变压器的变比，Lr为谐振电感L的电感值，IP为原边单相全桥实现软开关的最小电流，IS为副边单相全桥实现软开关的最小电流；根据移相比-占空比转换公式计算得到两种工作模态下的原边内移相比、副边内移相比和外移相比，分别记为工作模态3原边内移相比D1y，工作模态3副边内移相比D3y、工作模态3外移相比D2y，工作模态4原边内移相比D1f，工作模态4副边内移相比D3f和工作模态4外移相比D2f；步骤4，两种工作模态的平滑切换若DAB变换器处于工作模态3且输出功率标幺值P*增加，满足P*F2时，DAB变换器的工作模态3平滑切换至工作模态4：若DAB变换器处于工作模态4且输出功率标幺值P*减小，满足P*≤F2时，DAB变换器由工作模态4平滑切换为工作模态3；步骤5，两个单相全桥控制电路的控制将8个开关管中的任意一个记为开关管Si，开关管Si的驱动信号记为驱动信号Qi，i＝1，2，...，8；驱动信号Q1与驱动信号Q2互补导通，驱动信号Q3与驱动信号Q4互补导通，驱动信号Q1上升沿超前于驱动信号Q4上升沿D1Ts；驱动信号Q5与驱动信号Q6互补导通，驱动信号Q7与驱动信号Q8互补导通，驱动信号Q5上升沿超前于驱动信号Q8上升沿D3Ts；驱动信号Q1上升沿超前于驱动信号Q5上升沿D2Ts；若DAB变换器处于工作模态3时，D1＝D1y，D2＝D2y，D3＝D3y；若DAB变换器处于工作模态4时，D1＝D1f，D2＝D2f，D3＝D3f。

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