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全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略

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admin 发表于 2024-12-14 03:27 | 查看全部 阅读模式

文档名:全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略
摘要:针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略.首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害.然后,在全局电感电流应力最优结果的基础上,对功率在四个工作区域突变时产生的瞬态直流偏置问题进行详细分析,推导各种电流突变情况下的直流偏置表达式,并据此提出一种新的过渡态引入方法,对于不同的功率突变状态可以得到统一的过渡移相角表达式,简化了控制过程.接着,根据所得过渡态结果,提出统一的载波调制方法,并对调制策略的适用性进行分析.最后,通过实验平台验证了所提方法可以有效消除功率突变时产生的电流偏置.

Abstract:Theresearchondualactivefull-bridge(DAB)convertersmainlyfocusesonphase-shiftingmethods,topology,anddynamicresponse.Amongthem,phaseshiftmethodsincludesinglephaseshift,doublephaseshift,extendedphaseshift,andtriplephaseshift.Thesedifferentphase-shiftingmethodscorrespondtodifferentinductorcurrentstressandrefluxpower,buttheultimategoalistoobtainhighertransmissionefficiency.Whenthetransmissionpowerchangessuddenly,thetraditionalphaseshiftingmethodwillcausethecircuitcurrenttogenerateaDCbias.Thisbiasedcurrentwillincreasethecurrentstressoftheinductor,andinseverecases,itwillalsocausethetransformertobebiased.Therefore,atransitionstateisintroducedtosuppresstheDCbiaswhenthepowerchangessuddenly.Firstly,theDABconverterbasedonfullphase-shiftmodulationistakenastheresearchobject.Thecurrentofthebridgearmonthelow-voltagesideoftheDABconverterwiththisstructureisreducedbyhalf,andthevoltageofthetransformeronthesecondarysideisalsoreducedbyhalf.Therefore,theconductionlosscanbereduced,andthetransmissionefficiencycanbeimproved.Theglobaloptimalsolutionofinductorcurrentstresscanbeobtainedbyfullphaseshiftmodulation.Theoptimalsolutionisdividedintofourregions,andthesuddencurrentchangeineachoptimalregionisanalyzed.Twokindsofphaseshiftingstatesaredivided,andeachphaseshiftingstatecorrespondstoadifferentrelationshipbetweenthemagnitudeofthephaseshiftingangle.Thesuddenpowerchangeisdiscussedinthesamedirectionandreversessuddenchangeinthesetwophase-shiftingstates.Thecorrespondingcurrentbiasresultscanbeobtainedwhenthepowerchangessuddenlyinthefullrange.Thisresultwithathree-dimensionalsurfacediagramfullyreflectsthemagnitudeoftheinductorcurrentbiasgeneratedwhenthepowerchangessuddenly.Then,anewDCbiassuppressionstrategyisproposed,whichadoptsaunifiedtransitionstateintroductionmethodforallpowermutationsituations.Forallphase-shiftingstates,thepulsesignalsofthesamegroupofswitchesarechangedtofacilitatetherealizationofunifiedmodulation.Moreover,withthegoalofnoDCbiasafterpowermutation,thetransition-statephaseshiftanglescorrespondingtovarioussuddenchangesarecalculated.Itisshownthatthesametransitionstateresultscanbeobtainedbypowermutationindifferentregionswithoutchangingthepowermutationdirection.Thus,thecontrollerimplementationissimplified,andfewercontrolchipresourcesareoccupiedwhilemaintainingafastdynamicresponse.Finally,aunifiedcarriermodulationstrategyisproposed.Theapplicabilityofthemodulationstrategyisanalyzed,andthemodulationmethodisappliedtotheexperimentalplatform.Duringtheexperiment,thepowerismutatedinthesamedirectionandreversedinthefouroptimalregions.TheexperimentalresultsshowthatthemethodproposedcaneffectivelysuppresstheDCbiaswhenthepowerchangessuddenly,andthedynamicresponseisrelativelystable.Throughtheaboveanalysisandverification,thefollowingconclusionscanbeobtained:(1)Thetraditionalphase-shiftmodulationstrategywillproduceacurrentbiasphenomenonwhenthepowerchangessuddenly.Inparticular,theDCbiasismoreapparentwhenthepowerissuddenlychangedacrossregionsandreversed.(2)TheproposedmethodofintroducingatransitionstatecaneffectivelysolvetheDCbiasphenomenon.Inaddition,differentphaseshiftstatesandworkingareascanobtainconsistentresults,simplifyingthemodulationprocess.Astabletransitionisachievedwhileensuringtheglobaloptimumoftheinductorcurrentstress.(3)Switchingpulsesaregeneratedbyanewcarriermodulationmethod.ThesuppressionoftheDCbiascanbecompletedwithinonecycle,andnoimbalancewilloccur.Theexperimentalresultsareconsistentwiththetheoreticalanalysis,whichverifiestheproposedmethod.

作者:吴春华  陈修淋  李智华  汪飞Author:WuChunhua  ChenXiulin  LiZhihua  WangFei
作者单位:上海大学电气工程系上海市电站自动化技术重点实验室上海200444
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(4)
分类号:TM614
关键词:双有源全桥(DAB)变换器  功率突变  瞬态直流偏置抑制  全移相控制  载波调制  
Keywords:Dualactivefullbridge(DAB)converter  suddenchangeofpower  transientDCbiassuppression  fullphaseshiftcontrol  carriermodulation  
机标分类号:TM46O641TN407
在线出版日期:2024年3月5日
基金项目:国家自然科学基金全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(4)吴春华  陈修淋  李智华  汪飞针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略.首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害.然后,在全局...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略.pdf
2024-12-14 03:27 上传
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