CN103248234A - 一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，该方法是针对电流电压型双向隔离全桥变流器，电池侧接电流型全桥，逆变器侧接电压型全桥。通过本发明中两个H桥的脉冲生成方法，能够使得双向隔离全桥变流器的控制变得简单。电流型H桥使用PWM调制，保证输入电感的电流连续，并控制传递的功率；而电压型H桥使用移相控制，配合完成功率的双向流动。通过对原副边H桥载波间的相移进行控制，使得双向隔离全桥变流器的功率仅与电流型PWM占空比有关，从而可仅用单PI环完成对双向隔离全桥变流器的功率控制。本发明所提供的控制方法，简单实用，为电流电压型双向隔离全桥变流器在电池储能中的应用奠定了基础。

Description

一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法
技术领域
本发明涉及电气自动化设备技术领域，具体地，涉及一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法。
背景技术
电池储能***因其响应速度快、能量密度高、环境条件好、技术成熟等优势，已经广泛应用于电力***中的各个方面，尤其是在负荷平衡、用户侧电能质量、无功补偿以及容纳可再生能源等重要问题中凸显优势。
双向隔离全桥变流器是未来大功率DC/DC变流器的发展方向，其结构及控制简单，且可实现软开关，降低损耗，提高效率。而高频工作下，隔离变压器的体积可以非常小，容易实现高压隔离绝缘，从而降低了电池的制作工艺要求。
而传统的双向隔离全桥变流器，无论是单移相控制还是双重移相控制，其传输的功率与移相角间的关系非常复杂，不能通过简单的PI控制来实现。而且由于传统的双向隔离全桥变流器，其原副边均为电压型H桥，使得电池侧的电流脉动非常大，不利于电池的寿命及可靠性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法。在电池与传统的双向隔离全桥变流器间增加一个电感，用以减小电池侧的电流脉动，提高电池的寿命及可靠性；并结合本发明提供的控制方法，能够简单有效地实现对双向隔离全桥变流器的功率控制。
为实现上述目的，本发明提供一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，所述变流器的拓扑是电流电压型双向隔离全桥变流器，该拓扑由电感Lb、H桥模块H1、H2、高频隔离变压器T以及输出电容C组成，且电感侧接电池，以减小电池侧的电流脉动。电流型H桥使用PWM调制，保证输入电感的电流连续，并通过控制PWM的占空比来控制传递的功率；而电压型H桥则使用移相控制，并配合电流型H桥完成功率的双向流动。
优选地，所述电流型H桥与电压型H桥的载波信号之间有相移，且在控制时保持移相角与电流型的PWM占空比呈线性关系。
优选地，所述的控制方法是，通过对原副边H桥载波间的相移进行控制，令电流型H桥与电压型H桥的载波信号之间的移相角与电流形PWM的占空比呈线性关系，从而使得双向隔离全桥变流器的功率仅与电流型PWM占空比有关，从而可仅用单PI环完成对双向隔离全桥变流器的功率控制。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，能够使电流电压型隔离全桥变流器正常工作，且其功率仅与一个参数有关，从而使整个控制简单易用。在本发明的控制方法下，减小电池侧的电流脉动，增加电池储能***的寿命及可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为双向隔离全桥变流器拓扑；
图2为双向隔离全桥变流器的电流型H桥的调制方法；
图3为双向隔离全桥变流器的电压型H桥的调制方法；
图4为原副边调制信号的相位关系；
图5为双向隔离全桥变流器的主要电压电流波形；
图6为双向隔离全桥变流器的控制框图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1，本实施例所应用的拓扑是电流电压型双向隔离全桥变流器。所描述的拓扑由电感Lb、H桥模块H1、H2、高频隔离变压器T以及输出电容C组成，且电感侧接电池，以减小电池侧的电流脉动。
参照图2，本实施例中电流型H桥的调制方法。其中开关管S1与S4的脉动信号相同，开关管S2与S3的脉动信号相同；且S1与S4的脉动信号由占空比d（0≤d≤0.5）与载波Vcar进行比较得到，而S2与S3的脉动信号则由占空比-d（0≤d≤0.5）与载波Vcar进行比较后反相得到。
参照图3，本实施例中电压型H桥的调制方法。其中开关管S5与S6的脉动信号互补，开关管S7与S8的脉动信号互补；且S5与S6的脉动信号由载波Vcar1与0进行比较得到，S5与S6的脉动信号由载波Vcar2与0进行比较得到，并增加相应的死区。而两个载波信号Vcar1与Vcar2之间存在移相角
Figure BDA00003111739400031
参照图4，本实施例中两个H桥调制载波的移相角度示意图。其中，载波Vcar1与载波Vcar的移相角为θ＝(1-d)*π，而载波Vcar2与载波Vcar1的移相角为
Figure BDA00003111739400032
参照图5，本实施例控制方法下，双向隔离全桥变流器的主要电压及电流波形。
在时间t0～t1内，电流型H桥侧的四个开关管全开通，此时v2为0，电感两端电压为电池电压E1，电感电流线性上升。与此同时电压型H桥侧的S5与S7开通，v1也为0。
在时间t1～t2内，电流型H桥侧的S2与S3开通，而S1与S4关闭，此时变压器接入原边。与此同时电压型H桥侧的S6与S7开通，v1为E2，由于此时变压器已接入，v1反馈到原边，v2为
Figure BDA00003111739400033
（1:n为变压器原副边匝比）。电感两端电压为
Figure BDA00003111739400034
由于设定E2＞nE1，故电感电流线性下降。由此可以得到输入输出电压之间的关系为：
Figure BDA00003111739400035
以上为双向隔离全桥变流器在半个周期内的电压电流波形分析，在剩余半个周期内类似。
参照图6，本实施例中的双向隔离全桥变流器的功率控制框图。由给定功率除以电池侧电压可以得到电感电流的参考值，从而以电感电流为反馈，经过一个电流环即PI控制器，即得到占空比d，经图2，3，4所述的调制后将脉冲信号给两个H桥。
综上，本发明提供了一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，包括原副边H桥的调制方法、原副H桥载波间的移相控制以及双向全桥变流器的功率控制框图。通过所提供的控制方法，使得双向隔离全桥变流器的功率仅与电流型PWM占空比有关，从而可仅用单PI环完成对双向隔离全桥变流器的功率控制，简单易用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，其特征在于，所述变流器的拓扑是电流电压型双向隔离全桥变流器，该拓扑由电感（Lb）、两个H桥模块（H1、H2）、高频隔离变压器（T）以及输出电容（C）组成，且电感侧接电池，以减小电池侧的电流脉动，其中电流型H桥使用PWM调制，保证输入电感的电流连续，并通过控制PWM的占空比来控制传递的功率；而电压型H桥则使用移相控制，并配合电流型H桥完成功率的双向流动。
2.根据权利要求1所述的应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，其特征在于，所述电流型H桥与电压型H桥的载波信号之间有相移，且在控制时保持移相角与电流型的PWM占空比呈线性关系。
3.根据权利要求1所述的应用于电池储能的双向隔离全桥变流器的控制方法，其特征在于，所述方法通过对原副边H桥载波间的相移进行控制，令电流型H桥与电压型H桥的载波信号之间的移相角与电流形PWM的占空比呈线性关系，从而使得双向隔离全桥变流器的功率仅与电流型PWM占空比有关，从而仅用单PI环完成对双向隔离全桥变流器的功率控制。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103516224A (zh) * 2013-10-09 2014-01-15 清华大学 一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法
CN104052320A (zh) * 2014-06-17 2014-09-17 华为技术有限公司 一种pwm调制方法及装置
CN105141136A (zh) * 2015-09-02 2015-12-09 西南交通大学 一种应用于全桥隔离dc-dc变换器的直接功率控制方法
CN105610338A (zh) * 2016-03-05 2016-05-25 东北电力大学 大容量并联储能电池能量转换***
CN106329937A (zh) * 2016-09-08 2017-01-11 中车大连电力牵引研发中心有限公司 双向移相全桥dc‑dc变流器
CN106357115A (zh) * 2016-08-29 2017-01-25 上海交通大学 双向全桥dc‑dc变换器的移相控制方法
CN107112903A (zh) * 2015-02-02 2017-08-29 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
CN107636948A (zh) * 2015-06-01 2018-01-26 住友电气工业株式会社 电力转换设备以及电力转换设备的控制方法
CN108964081A (zh) * 2018-05-31 2018-12-07 湖北工业大学 一种应用于稳定微网储能***输出的电路结构
CN110739856A (zh) * 2019-10-12 2020-01-31 福建星云电子股份有限公司 双有源全桥直流变换器功率流方向突变延迟切换方法
CN111509982A (zh) * 2020-03-17 2020-08-07 合肥工业大学 三相双有源桥变换器双向功率无缝传输控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953068A (en) * 1989-11-08 1990-08-28 Unisys Corporation Full bridge power converter with multiple zero voltage resonant transition switching
US6452815B1 (en) * 2001-02-22 2002-09-17 Lizhi Zhu Accelerated commutation for passive clamp isolated boost converters
CN102025182A (zh) * 2010-11-30 2011-04-20 梁一桥 多功能电动汽车动力电池组模块化充放电***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953068A (en) * 1989-11-08 1990-08-28 Unisys Corporation Full bridge power converter with multiple zero voltage resonant transition switching
US6452815B1 (en) * 2001-02-22 2002-09-17 Lizhi Zhu Accelerated commutation for passive clamp isolated boost converters
CN102025182A (zh) * 2010-11-30 2011-04-20 梁一桥 多功能电动汽车动力电池组模块化充放电***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUNRONG WANG ET AL: "Operation Principles of Bi-directional Full-bridge DC/DC Converter with Unified Soft-switching Scheme and Soft-starting Capability", 《APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION, 2000. FIFTEENTH ANNUAL IEEE》, vol. 1, 10 February 2000 (2000-02-10), pages 111 - 118, XP010371698, DOI: doi:10.1109/APEC.2000.826092 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103516224A (zh) * 2013-10-09 2014-01-15 清华大学 一种用于双主动全桥直流变换器的混合移相控制方法
CN104052320B (zh) * 2014-06-17 2017-02-22 华为技术有限公司 一种pwm调制方法及装置
CN104052320A (zh) * 2014-06-17 2014-09-17 华为技术有限公司 一种pwm调制方法及装置
CN107112903B (zh) * 2015-02-02 2019-03-26 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
CN107112903A (zh) * 2015-02-02 2017-08-29 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
CN107636948B (zh) * 2015-06-01 2020-01-21 住友电气工业株式会社 电力转换设备以及电力转换设备的控制方法
CN107636948A (zh) * 2015-06-01 2018-01-26 住友电气工业株式会社 电力转换设备以及电力转换设备的控制方法
CN105141136B (zh) * 2015-09-02 2017-06-16 西南交通大学 一种应用于全桥隔离dc‑dc变换器的直接功率控制方法
CN105141136A (zh) * 2015-09-02 2015-12-09 西南交通大学 一种应用于全桥隔离dc-dc变换器的直接功率控制方法
CN105610338A (zh) * 2016-03-05 2016-05-25 东北电力大学 大容量并联储能电池能量转换***
CN106357115A (zh) * 2016-08-29 2017-01-25 上海交通大学 双向全桥dc‑dc变换器的移相控制方法
CN106329937A (zh) * 2016-09-08 2017-01-11 中车大连电力牵引研发中心有限公司 双向移相全桥dc‑dc变流器
CN108964081A (zh) * 2018-05-31 2018-12-07 湖北工业大学 一种应用于稳定微网储能***输出的电路结构
CN108964081B (zh) * 2018-05-31 2022-01-04 湖北工业大学 一种应用于稳定微网储能***输出的电路结构
CN110739856A (zh) * 2019-10-12 2020-01-31 福建星云电子股份有限公司 双有源全桥直流变换器功率流方向突变延迟切换方法
CN110739856B (zh) * 2019-10-12 2021-07-06 福建星云电子股份有限公司 双有源全桥直流变换器功率流方向突变延迟切换方法
CN111509982A (zh) * 2020-03-17 2020-08-07 合肥工业大学 三相双有源桥变换器双向功率无缝传输控制方法

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