DAB专题(八)【独家】全网最全DAB变换器的单移相、扩展移相、双移相控制策略与回流功率优化仿真研究(模型+讲解+超全文档+参考文献)
1、仿真为单移相SPS、双移相DPS、扩展移相EPS三种调制下的回流功率优化对比仿真;
2、分析了SPS、DPS、EPS控制下的工作特性:工作模态、传输功率特性、回流功率特性;
3、电路参数:200V输入电压,50V输出电压,功率250W,开关频率10kHz;
4、SPS调制中由PI控制调节D;DPS和EPS调制中的D2由PI控制调节,D1由电压比k、D1调节;
参考文献:
独家原创超全说明文档:
4页DAB说明文档:
10页单移相说明文档:
12页双重移相说明文档:
12页扩展移相说明文档:
13页三重移相说明文档:
双有源桥拓扑的隔离型双向直流变换器的控制方法很灵活,通过控制原副边每个开关管的开通时间和开通时刻可以实现变换器的电压变换和改变功率传输方向,根据不同的开通时间和开通时刻可以分为 PWM 控制和移相控制。PWM控制通过改变每个开关管的导通时间来实现功率传输,而移相控制的开关管占空比固定为 0.5,通过改变移相角大小来实现功率传输。按照移相角数量不同主要有单移相控制方式、双重移相控制方式和三重移相控制方式。
单移相控制 (Single-Phase-Shift, SPS)是 DAB 中最基础和最简单的一种控制方法,也是应用最广泛的。这种控制方式下变换器的稳定性易于实现闭环控
制,最优情况下可以使所有开关管具有软开关能力。但是工作在电压不匹配情况
时,会有部分开关管丢失软开关特性,而且电路中电感电流应力较大。并且采用
单移相控制方式下变换器的原边存在电流回流,使变换器的开关管损耗变大导致
变换器整体效率下降。
针对传统单移相控制下变换器存在的某些问题,一些文献提出了在原副边全桥内部加入移相角的控制方式,按照可控制变量的个数,分为双重移相控制和三重移相控制。
对于双重移相控制,按照是否原副边都加入移相角可以分为第一类双重移相
控制和第二类双重移相控制。
第一类双重移相就是:扩展移相控制(Extend-Phase-Shift,EPS)方式,即在传统移相控制方式的基础上,在变换器其中一个单元全桥内部增加一个移相角,这样即可以有两个控制变量用来控制变换器的输出。加入的移相角使得变换器传输相同功率时,有更多的移相角组合可以选择,可以改善变换器的工作性能,降低电流应力,提高效率。有的文献中也将这种控制方法称作双重移相控制,为了便于区分,统一称这种控制方法为第一类双重移相控制。
在原副边加入相同的内移相角,这种控制方法被称为第二类双重移相控制。
双重移相控制 (Dual-Phase-Shift,DPS)方式属于这类优化方法,相比于第一类双重移相控制,原副边全桥中均存在内移相比,并且两个内移相比相同。与第一类双重移相控制降低电流应力的思路类似,第二类双重移相控制也可以有效的降低变换器电感电流应力大小。
与双重移相控制方式相比,三重移相控制方法的原副边全桥内部移相角不同,即有三个控制变量。这种控制方式进一步增大了系统控制的灵活性,在传输相同功率时,有更多的控制组合可以选择,某些组合条件下的移相角可以使电流的有效值和变换器的无功功率进一步降低,提高整体的工作效率。但是,三重移相控制需要控制的移相角度过多,控制系统过于复杂,对控制器要求较高难以实现反馈,所以不利于其在隔离型双向直流变换器上的大规模推广使用。
DAB的控制方式有四种:SPS、EPS、DPS、TPS。这些控制方式都是针对移相角的。
不管哪一种控制方式,DAB中开关信号的占空比均为50%
单移相 (Single Phase Shift,SPS)
扩展移相(Extended Phase Shift,EPS)
双重移相(Dual Phase Shift,DPS)
三重移相(Triple Phase Shift,TPS)
仿真模型:
参数设计:
单移相控制:
双重移相控制:
扩展移相控制:
回流功率对比: