针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,...针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,从而有效提升传输效率。首先,以功率正向传输为例,推导拓展移相(extended phase shift,EPS)控制在两种工作模态下实现开关管软开关的条件,并分析回流功率的产生机理,阐述减小电流应力对抑制回流功率的作用;然后,基于微分极值法推导最小电流应力的最优移相比组合,并结合不同模态下软开关范围进行分段控制;最后,实验结果表明,在电压传输比大于1时,该最小电流应力优化策略在全功率范围内实现所有开关管软开关的同时,可以有效降低电流应力、抑制回流功率、提升传输效率。在电压传输比小于1时,该策略虽仍可降低电流应力,但并不能实现所有开关管零电压开通。展开更多
为解决传统双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽输入电压工况下无法同时实现零回流功率和全局软开关的问题,提出了一种基于LCL-T谐振型DAB变换器的改进三重移相(improved triple-phase-shift,ITPS)调制策略。首先,对LCL-T谐振型...为解决传统双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽输入电压工况下无法同时实现零回流功率和全局软开关的问题,提出了一种基于LCL-T谐振型DAB变换器的改进三重移相(improved triple-phase-shift,ITPS)调制策略。首先,对LCL-T谐振型DAB变换器的功率传输特性和软开关特性进行分析,推导出不同电压转换比下无回流功率的控制量表达式。然后,利用LCL谐振网络的对称特性和考虑开关管寄生电容影响下的零电压开关(zero voltage switching,ZVS)约束条件,推导出全工况连续、形式统一、计算量小的ITPS调制控制量表达式,并对调制轨迹进行优化。最后,设计了一台1 kW的实验样机进行调制策略有效性的验证。实验结果表明,与传统调制策略相比,ITPS调制策略具有较宽输入电压范围、无回流功率及全局软开关的优势。展开更多
随着双有源桥开关频率的不断提高,开关损耗在总损耗中的占比逐渐增大。零电压开关(zero voltage switching,ZVS)控制策略已成为降低开关损耗的主要手段。然而,传统ZVS控制策略在考虑死区时间时,存在ZVS区域不连续和移相比突变的问题,影...随着双有源桥开关频率的不断提高,开关损耗在总损耗中的占比逐渐增大。零电压开关(zero voltage switching,ZVS)控制策略已成为降低开关损耗的主要手段。然而,传统ZVS控制策略在考虑死区时间时,存在ZVS区域不连续和移相比突变的问题,影响系统稳定。为了解决该问题,提出一种在全功率范围内移相比非突变的ZVS和电流应力优化策略。在中等功率范围内,由于死区时间的影响,所有开关器件的ZVS无法完全实现,以牺牲第1个桥臂开关器件的ZVS为代价,确保移相比的连续变化。在高功率范围内,以移相比连续变化为目标,重新调整分界线,实现中等功率范围与高功率范围的无缝切换。理论分析表明,提出的优化策略能够在全功率范围内保证移相比的连续性。通过搭建小功率实验平台,实验结果验证了所提优化策略的正确性和有效性。展开更多
针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑...针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑,建立双移相调制下的功率传输模型与电流应力数学模型,采用拉格朗日乘数法求解最优移相比组合,并进一步推导多功率场景下的电流应力解析表达式;在控制器设计方面,引入电感电流内环补偿机制,提高系统对电机驱动过程中负载变化的动态响应能力。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法在典型微特电机负载工况下能有效降低变换器的电流应力,缩短暂态响应时间,并改善输出电压纹波,对提升微特电机控制系统的稳态与暂态性能具有良好效果,为高效能电机驱动供电模块的优化设计提供理论依据。展开更多
文摘针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,从而有效提升传输效率。首先,以功率正向传输为例,推导拓展移相(extended phase shift,EPS)控制在两种工作模态下实现开关管软开关的条件,并分析回流功率的产生机理,阐述减小电流应力对抑制回流功率的作用;然后,基于微分极值法推导最小电流应力的最优移相比组合,并结合不同模态下软开关范围进行分段控制;最后,实验结果表明,在电压传输比大于1时,该最小电流应力优化策略在全功率范围内实现所有开关管软开关的同时,可以有效降低电流应力、抑制回流功率、提升传输效率。在电压传输比小于1时,该策略虽仍可降低电流应力,但并不能实现所有开关管零电压开通。
文摘为解决传统双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽输入电压工况下无法同时实现零回流功率和全局软开关的问题,提出了一种基于LCL-T谐振型DAB变换器的改进三重移相(improved triple-phase-shift,ITPS)调制策略。首先,对LCL-T谐振型DAB变换器的功率传输特性和软开关特性进行分析,推导出不同电压转换比下无回流功率的控制量表达式。然后,利用LCL谐振网络的对称特性和考虑开关管寄生电容影响下的零电压开关(zero voltage switching,ZVS)约束条件,推导出全工况连续、形式统一、计算量小的ITPS调制控制量表达式,并对调制轨迹进行优化。最后,设计了一台1 kW的实验样机进行调制策略有效性的验证。实验结果表明,与传统调制策略相比,ITPS调制策略具有较宽输入电压范围、无回流功率及全局软开关的优势。
文摘随着双有源桥开关频率的不断提高,开关损耗在总损耗中的占比逐渐增大。零电压开关(zero voltage switching,ZVS)控制策略已成为降低开关损耗的主要手段。然而,传统ZVS控制策略在考虑死区时间时,存在ZVS区域不连续和移相比突变的问题,影响系统稳定。为了解决该问题,提出一种在全功率范围内移相比非突变的ZVS和电流应力优化策略。在中等功率范围内,由于死区时间的影响,所有开关器件的ZVS无法完全实现,以牺牲第1个桥臂开关器件的ZVS为代价,确保移相比的连续变化。在高功率范围内,以移相比连续变化为目标,重新调整分界线,实现中等功率范围与高功率范围的无缝切换。理论分析表明,提出的优化策略能够在全功率范围内保证移相比的连续性。通过搭建小功率实验平台,实验结果验证了所提优化策略的正确性和有效性。
文摘针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑,建立双移相调制下的功率传输模型与电流应力数学模型,采用拉格朗日乘数法求解最优移相比组合,并进一步推导多功率场景下的电流应力解析表达式;在控制器设计方面,引入电感电流内环补偿机制,提高系统对电机驱动过程中负载变化的动态响应能力。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法在典型微特电机负载工况下能有效降低变换器的电流应力,缩短暂态响应时间,并改善输出电压纹波,对提升微特电机控制系统的稳态与暂态性能具有良好效果,为高效能电机驱动供电模块的优化设计提供理论依据。
