發(fā)布時(shí)間：2021-08-24 22:48

　　過去十年,可再生能源發(fā)電量和需求量穩(wěn)步增長,以可再生能源為動力的新能源汽車也受到越來越多的關(guān)注。雙有源橋變換器作為可再生能源與新能源汽車之間的關(guān)鍵接口,具有很大實(shí)際應(yīng)用前景和學(xué)術(shù)研究價(jià)值。雙有源橋變換器由于其對稱化結(jié)構(gòu)、零電壓開關(guān)能力、靈活的控制方式等優(yōu)點(diǎn)而受到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。然而,回流功率占比高、開關(guān)管的電流應(yīng)力大、輕載時(shí)軟開關(guān)范圍窄等缺點(diǎn)使得雙有源橋在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。本文以雙有源橋?yàn)檠芯繉ο?針對上述缺點(diǎn)給出了解決方案,優(yōu)化了雙有源橋的性能。為解決雙有源橋變換器的開關(guān)管的電流應(yīng)力大的問題,優(yōu)化雙有源橋變換器的性能,本文設(shè)計(jì)了一種基于三重移相控制的電感電流峰值最小化控制策略。該策略通過拉格朗日乘數(shù)法最小化雙有源橋的電感電流峰值,再根據(jù)軟開關(guān)條件劃分工作區(qū)間得出。該策略在保證軟開關(guān)的前提下,在全增益范圍優(yōu)化了電感電流峰值,提升了雙有源橋的性能。為解決雙有源橋變換器的回流功率占比高的等問題,本文提出了一種基于三重移相控制的回流功率最小化控制方法。該方法通過拉格朗日乘數(shù)法最小化雙有源橋的回流功率,再根據(jù)軟開關(guān)條件劃分工作區(qū)間得出。該方法在中低功率區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了回流功率為0的優(yōu)化,在高功率... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

V2G示意圖[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-潔，輸出電壓范圍更寬，對系統(tǒng)寄生器件的敏感度更低等優(yōu)點(diǎn)[15]。a)半橋型雙有源橋b)諧振型雙有源橋c)全橋型雙有源橋圖1-2雙有源橋式DC/DC變換器拓?fù)浔疚闹饕芯咳珮蛐碗p有源橋式變換器，以下簡稱雙有源橋變換器。針對上文中提到的雙有源橋的固有缺點(diǎn)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，分別是拓?fù)浜涂刂撇呗�。針對雙有源橋變換器控制策略的研究多集中于基本開關(guān)狀態(tài)分析、效率優(yōu)化控制策略分析等。針對雙有源橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究主要集中于添加開器件或者減少器件來克服或解決軟開關(guān)丟失、回流功率等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)[16]提出了用單向二極管代替雙向功率開關(guān)器件來抑制循環(huán)電流的方法。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-3a)所示，將變壓器二次側(cè)開關(guān)管5Q、7Q的輔助電路關(guān)斷，當(dāng)功率從左側(cè)傳遞到右側(cè)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)阻止次級側(cè)的循環(huán)電流。該拓?fù)鋼碛性谌魏呜?fù)載條件下全數(shù)有源開關(guān)的零電壓開通能力，且解決了二極管反向恢復(fù)問題，還擁有簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和方便的控制策略等優(yōu)點(diǎn)[16]，但是該拓?fù)涫チ穗p向傳遞功率的能力，不再適用于雙向DC/DC變換。文獻(xiàn)[17]中給出了可以抑制初級側(cè)和次級側(cè)上的循環(huán)電流的方法，添加了額外的功率開關(guān)裝置1S、2S，如圖1-3b)所示。但是增加額外器件必然會帶來額外的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，并且其回流功率的續(xù)流路徑是一個(gè)難題。全橋和半橋混合電路（又稱為混合橋電路）中，如果實(shí)際電壓增益大約為1，也可以減小循環(huán)電流。文獻(xiàn)[18]給出了實(shí)現(xiàn)具有混合橋電路的典型方法。如圖1-3c)所示在雙有源橋的初級側(cè)和次級側(cè)分別增加兩個(gè)阻塞電容（1C、2C）使得初級側(cè)和次級側(cè)電路可以作為全橋或半橋工作。例如當(dāng)開關(guān)7Q斷開，8Q接通時(shí)，次級側(cè)電路變?yōu)榘霕颍?C上有直流壓降使得實(shí)際輸出電壓變?yōu)檎Ｒ葡嗾{(diào)制時(shí)的兩

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-或2）下才能有效實(shí)現(xiàn)全范圍的軟開關(guān)[18]。文獻(xiàn)[19]提出了另一種方案，通過兩個(gè)輔助開關(guān)管來實(shí)現(xiàn)混合橋電路，如圖1-3d)所示。當(dāng)1S、2S關(guān)閉時(shí)，初級電路作為全橋工作。當(dāng)1S、2S打開2Q、4Q關(guān)閉時(shí)，初級電路作為半橋工作。兩個(gè)輔助開關(guān)為雙有源橋增加了另一個(gè)自由度。實(shí)際上通過協(xié)調(diào)1Q、2Q和1S、2S的切換，abU可以輸出四電平電壓，從而可能實(shí)現(xiàn)半橋和全橋之間的連續(xù)變化。但是這種方法使電路失去了雙向功率流能力，當(dāng)變壓器二次側(cè)是全橋電路那么將會增加額外的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。a)二極管代替開關(guān)管電路b)增加額外的開關(guān)管電路c)使用隔直電容的混合橋電路d)使用輔助開關(guān)管的混合橋電路圖1-3雙有源橋式變換器變體電路綜上分析可知，添加、減少或者替換器件，不僅可能破壞雙有源橋變換器的固有對稱特性使控制方式復(fù)雜化而且優(yōu)化的效果一般。1.3雙有源橋控制策略研究概況移相控制原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，而且可以讓雙有源橋工作在軟開關(guān)狀態(tài)；是目前雙有源橋應(yīng)用最廣泛的控制方式之一。移相控制策略以移相角為控制變量，控制雙有源橋的輸出電壓的大校根據(jù)控制變量的個(gè)數(shù)將移相控制分為單移相控制（又稱傳統(tǒng)移相控制）、擴(kuò)展移相控制、雙重移相控制、三重移相控制這四種控制策略。單移相控制策略（Single-phase-shift，SPS）只有一個(gè)控制變量，既高頻變壓器兩側(cè)單元全橋之間的移相角1D。雙有源橋使用最廣泛的控制方法就是SPS控制[20,21]，其波形如圖1-4a)所示。圖1-4a)中，81Q~Q代表開關(guān)管的驅(qū)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]寬輸入電壓雙有源橋變換器電流有效值最小控制方法研究[J]. 費(fèi)躍,李若愚,雷園,舒澤亮.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(19)
[2]三重移相調(diào)制下DAB變換器全功率范圍統(tǒng)一ZVS控制策略[J]. 邵持,童安平,錢語安,杭麗君,何遠(yuǎn)彬,李國杰,曾平良,吳秋偉.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(19)
[3]擴(kuò)展移相控制的雙有源橋DC-DC變換器的優(yōu)化控制策略[J]. 郭華越,張興,趙文廣,高帥,王付勝.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(13)
[4]電動汽車V2G問題研究綜述[J]. 師瑞峰,李少鵬.  電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào). 2019(06)
[5]中國“十三五”新能源并網(wǎng)消納形勢、對策研究及多情景運(yùn)行模擬分析[J]. 張正陵.  中國電力. 2018(01)
[6]雙向DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜述[J]. 陳亞愛,梁新宇,周京華.  電氣自動化. 2017(06)
[7]基于傅里葉級數(shù)建模的雙有源橋DC-DC變換器電流有效值分析[J]. 程紅,馬志鵬,王聰,沙廣林.  電力自動化設(shè)備. 2017(05)
[8]關(guān)于新能源發(fā)展的技術(shù)瓶頸研究[J]. 陳國平,李明節(jié),許濤,劉明松.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]雙重移相控制與傳統(tǒng)移相控制相結(jié)合的雙有源橋式DC-DC變換器優(yōu)化控制策略[J]. 吳俊娟,孟德越,申彥峰,沈虹,孫孝峰.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(19)
[10]基于雙重移相控制的雙有源DC-DC變換器的最優(yōu)電流控制[J]. 王玉斌,王杉杉,封波,董彥彥.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(14)

博士論文
[1]電力電子變壓器中雙有源橋DC-DC變換器的研究[D]. 沙廣林.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016

碩士論文
[1]CLLC諧振隔離型雙向DC/DC變換器的設(shè)計(jì)與控制方法研究[D]. 張嘉翔.西安理工大學(xué) 2019
[2]雙有源橋式DC-DC變換器優(yōu)化控制策略研究[D]. 宋超超.山東大學(xué) 2019
[3]雙有源移相全橋DC-DC變換器研究[D]. 張成林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]雙有源橋雙向DC/DC變換器控制策略的研究[D]. 陳太俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



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