CN111769742A - 谐振式双向有源桥控制死区计算方法、装置及*** - Google Patents

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袁宇波
史明明
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Abstract

本发明公开了一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法、装置及***，所述方法包括：获取谐振式双向有源桥的硬件参数；获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双向有源桥的硬件参数带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关的谐振式双向有源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振式双向有源桥控制死区计算。本发明能够实现谐振式双向有源桥的正常运行。

Description

谐振式双向有源桥控制死区计算方法、装置及***
技术领域
本发明属于电力电子控制技术领域，具体涉及一种谐振式双向有源桥控制死区计算方 法、装置及***。
背景技术
隔离型DCDC变换器常见拓扑结构为双向有源桥(Dual Active Bridge，DAB))电路， 双向有源桥可分为LCCL谐振式双向有源桥、LLC移相式双向有源桥和LC移相式双向有源桥。其中，LCCL谐振式双向有源桥相比其他两种拓扑控制方式具有开环控制、全功率 范围软开关和支持大功率场合的优点，被广泛应用于低压直流电网如模块化电力电子变压器中。但是，隔离型LCCL谐振式双向有源桥的谐振频率和开关频率并不一致，谐振频率 可以小于、等于、大于开关频率，通常为了可靠稳定运行，一般谐振频率选择大于开关频 率，调整死区时间可以实现谐振频率大于开关频率，因此，如何通过调整死区时间实现谐 振成为了技术难题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法、装置及***， 能够实现谐振式双向有源桥的正常运行。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法，包括：
获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双向有源桥的硬件参数 带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关的谐振式双向有 源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振式双向有源桥控 制死区计算。
可选地，所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边谐振电容、副边谐振电容、高频 变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比和高频变压器额定工作频率。
可选地，所述谐振频率计算公式为：
Figure BDA0002478118290000011
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向 有源桥中LC电路的等效电感，
Figure BDA0002478118290000021
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
可选地，所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电路的开关管之间的开关延时，其 计算公式为：
Figure BDA0002478118290000022
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
第二方面，本发明提供了一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，包括：
第一获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
第二获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双 向有源桥的硬件参数带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
计算单元，用于获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关 的谐振式双向有源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振 式双向有源桥控制死区计算。
可选地，所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边谐振电容、副边谐振电容、高频 变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比和高频变压器额定工作频率。
可选地，所述谐振频率计算公式为：
Figure BDA0002478118290000023
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向 有源桥中LC电路的等效电感，
Figure BDA0002478118290000024
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
可选地，所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电路的开关管之间的开关延时，其 计算公式为：
Figure BDA0002478118290000025
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
第三方面，本发明提供了一种谐振式双向有源桥控制死区计算***，包括存储介质和 处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步 骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明可以通过谐振式双向有源桥电路已有参数，准确地计算出的死区控制参数，使 得双向有源桥能够工作在双向软开关工作模式，获得最优工作点。
本发明提供的谐振式双向有源桥控制死区计算方法、装置及***，能够通过计算出谐 振式双向有源桥上下开关管导通死区，配合谐振频率和开关频率(在实际过程中，开关频 率即设置为高频变额定工作频率，这样开关频率高频交流的频率刚好可以通过高频变压 器)，实现电路谐振变换器。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发 明作进一步详细的说明，其中：
图1为谐振式双向有源桥的结构示意图；
图2为高频变压器副边等效到原边示意图；
图3为谐振式双向有源桥的死区设置示意图；
图4为本发明的谐振式双向有源桥控制死区计算方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图1所示为谐振式双向有源桥的具体结构示意图，本发明实施例中提供了一种谐振 式双向有源桥控制死区计算方法，如图4所示，具体包括以下步骤：
获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双向有源桥的硬件参数 带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关的谐振式双向有 源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振式双向有源桥控 制死区计算。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边 谐振电容、副边谐振电容、高频变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比 和高频变压器额定工作频率；其中，所述原边谐振电容、副边谐振电容、高频变压器原边漏感、高频变压器副边漏感可以通过万用表和电感表获得；所述高频变压器变比和高频变压器额定工作频率可以通过高频变压器厂家铭牌获得。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述谐振频率的获取步骤包括：
将高频变压器副边电漏感效到原边，则LC电路等效电感为L1+(n1/n2)2L2，如图2所示；
将高频变压器副边电容等效到原边，则LC电路等效电容为
Figure BDA0002478118290000041
如图2所示；
通过
Figure BDA0002478118290000042
获得所述谐振频率的计算公式为：
Figure BDA0002478118290000043
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向 有源桥中LC电路的等效电感，
Figure BDA0002478118290000044
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电路的开关管之间的开关延时(即图1中开 关管V1、V4、V5、V8和V2、V3、V6、V7之间的开关延时)，其计算公式为：
Figure BDA0002478118290000045
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
实施例2
本发明实施例中提供了一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，包括：
第一获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
第二获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双 向有源桥的硬件参数带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
计算单元，用于获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关 的谐振式双向有源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振 式双向有源桥控制死区计算。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边 谐振电容、副边谐振电容、高频变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比 和高频变压器额定工作频率。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述谐振频率计算公式为：
Figure BDA0002478118290000051
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向 有源桥中LC电路的等效电感，
Figure BDA0002478118290000052
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电 路的开关管之间的开关延时，其计算公式为：
Figure BDA0002478118290000053
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
实施例3
本发明实施例中提供了一种谐振式双向有源桥控制死区计算***，包括存储介质和处 理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产 品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程 序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图 和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方 式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装 置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个 方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机 或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他 可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个 方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施 方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在 本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形 式，这些均属于本发明的保护之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员 应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化 和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。

Claims (9)

1.一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法，其特征在于，包括：
获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双向有源桥的硬件参数带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关的谐振式双向有源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振式双向有源桥控制死区计算。
2.根据权利要求1所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法，其特征在于：所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边谐振电容、副边谐振电容、高频变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比和高频变压器额定工作频率。
3.根据权利要求1或2所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法，其特征在于：所述谐振频率计算公式为：
Figure FDA0002478118280000011
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电感，
Figure FDA0002478118280000012
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
4.根据权利要求1或2所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算方法，其特征在于：所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电路的开关管之间的开关延时，其计算公式为：
Figure FDA0002478118280000013
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
5.一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的硬件参数；
第二获取单元，用于获取谐振式双向有源桥的谐振频率计算公式，并将所述谐振式双向有源桥的硬件参数带入谐振频率计算公式，计算出谐振频率；
计算单元，用于获取谐振式双向有源桥的死区时间计算公式，将所述谐振频率和相关的谐振式双向有源桥的硬件参数带入所述死区时间计算公式，计算出死区时间，完成谐振式双向有源桥控制死区计算。
6.根据权利要求5所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，其特征在于：所述谐振式双向有源桥的硬件参数包括原边谐振电容、副边谐振电容、高频变压器原边漏感、高频变压器副边漏感、高频变压器变比和高频变压器额定工作频率。
7.根据权利要求5或6所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，其特征在于：所述谐振频率计算公式为：
Figure FDA0002478118280000021
式中，C1为原边谐振电容，C2为副边谐振电容，L1为高频变压器原边漏感，L2为高频变压器副边漏感，n2/n1为高频变压器副边与原边的变比，L1+(n1/n2)2L2为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电感，
Figure FDA0002478118280000022
为谐振式双向有源桥中LC电路的等效电容。
8.根据权利要求5或6所述的一种谐振式双向有源桥控制死区计算装置，其特征在于：所述死区时间为谐振式双向有源桥两边桥电路的开关管之间的开关延时，其计算公式为：
Figure FDA0002478118280000023
式中，fr为谐振频率，ft为开关频率，其值为高频变压器额定工作频率。
9.一种谐振式双向有源桥控制死区计算***，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～4中任一项所述方法的步骤。
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