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双有源桥变换器效率优化调制方法及装置实用新型专利

更新时间:2024-11-01
双有源桥变换器效率优化调制方法及装置实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
地区:广东-广州;
源自:广州高价值专利检索信息库;

专利名称:双有源桥变换器效率优化调制方法及装置

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202410633419.4

专利申请(专利权)人:广州三晶电气股份有限公司
权利人地址:广东省广州市高新技术产业开发区科学城荔枝山路9号

专利发明(设计)人:杨敏,卢雪明,欧阳家淦,张春明,张伟城,唐芝阳

专利摘要:本申请涉及一种双有源桥变换器效率优化调制方法及装置,根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。

主权利要求:
1.一种双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,包括步骤:获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;
根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;
根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;
分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;
根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;
根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;
对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。
2.根据权利要求1所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值的过程,如下式:2
当K>1时,M=1/K,X=‑Y/K;当K≤1时,M=K,X=Y;
其中,K表示所述双有源桥电压比值,Y表示所述前级控制环路输出值,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。
3.根据权利要求1所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值的过程,包括步骤:2
将所述控制环路输出阈值取值为2M (1‑M),将输入输出电压比例阈值设定为固定数值;
其中,所述固定数值为0.9‑1;
其中,所述M表示所述第一工况值。
4.根据权利要求1所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值的过程,如下式:d1=sqrt[1‑abs[X]/M];
d2=sqrt[abs[X]/(2‑2M)];
2
d3=sqrt[(1‑abs[X]/M)/(2M‑2M+1)];
其中,d1、d2和d3表示中间值;abs[a]表示求a的绝对值,sqrt[a]表示求a的平方根值;M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。
5.根据权利要求4所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态的过程,如下式:当M>M_th且0≤X≤M时,Mode=1;
当M>M_th且‑M≤X<0时,Mode=2;
当M≤M_th且0≤X<X_th时,Mode=3;
当M≤M_th且X_th≤X≤M时,Mode=4;
当M≤M_th且‑X_th<X<0时,Mode=5;
当M≤M_th且‑M≤X≤‑X_th时,Mode=6;
其中,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值,M_th表示所述输入输出电压比例阈值,X_th表示所述控制环路输出阈值;
其中,Mode根据值大小表示不同的调制模态。
6.根据权利要求5所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值的过程,如下式:当Mode=1时,D1=D2=0,D3=(1‑d1)/2;
当Mode=2时,D1=D2=0,D3=(d1‑1)/2;
当Mode=3时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=(1/M‑1)d2;
当Mode=4时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=1/2‑(M‑1/2)d3;
当Mode=5时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=0;
当Mode=6时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=(d3‑1)/2;
其中,D1、D2和D3表示所述移相比中间值。
7.根据权利要求6所述的双有源桥变换器效率优化调制方法,其特征在于,所述对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比的过程,如下式:当Mode=1或Mode=2时,Dly1=D1,Dly2=D2,Dly3=D3;
当Mode=3或Mode=4时,Dly1=D1‑d0,Dly2=D2+d0,Dly3=D3‑d0;
当Mode=5或Mode=6时,Dly1=D1+d0,Dly2=D2,Dly3=D3+d0/2;
其中,Dly1、Dly2和Dly3表示所述移相比,d0表示死区占比,d0=2tdbfs,tdb为死区时间,fs为DAB的开关频率。
8.一种双有源桥变换器效率优化调制装置,其特征在于,包括:数据获取模块,用于获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;
归一化处理模块,用于根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;
阈值设定模块,用于根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;
模态界定模块,用于分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;
中间值定义模块,用于根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;
中间值计算模块,用于根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;
移相比计算模块,用于对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。
9.一种非瞬时性计算机可读存储介质,其特征在于,非瞬时性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的双有源桥变换器效率优化调制方法。
10.一种数据控制装置,其特征在于,包括:
一个或多个存储器,非瞬时性地存储有计算机可执行指令;
一个或多个处理器,配置为运行计算机可执行指令,其中,计算机可执行指令被一个或多个处理器运行时实现如权利要求1至7任意一项所述的双有源桥变换器效率优化调制方法。 说明书 : 双有源桥变换器效率优化调制方法及装置技术领域[0001] 本申请涉及变换器调制技术领域,特别是涉及一种双有源桥变换器效率优化调制方法及装置。背景技术[0002] 双有源桥(DualActiveBridge,DAB)变换器是一种高效的隔离式双向DC‑DC变换器,由于它能双向传输功率,提供电气隔离等特点,广泛应用于直流微网、交通电气化、数据中心供电系统等领域中。[0003] 现有DAB的调制策略多采用单移相调制(SinglePhaseShift,SPS),这种调制方法仅能控制DAB两个H桥之间的移相比,采用SPS的DAB具有回流功率大、电感电流峰值高、难以满足零电压开通条件等问题,进而导致DAB的效率,尤其是低功率工况下的效率较低。[0004] 同时,DAB内开关管的死区时间会导致DAB两个H桥的输出波形发生畸变,这会导致DAB功率不连续且变化不均匀、模态切换时功率跳变、影响前级控制环路设计等问题。[0005] 综上所述,可见现有DAB的调制策略还存在以上不足。发明内容[0006] 基于此,有必要针对现有DAB的调制策略还存在的不足,提供一种双有源桥变换器效率优化调制方法及装置。[0007] 本公开至少一个实施例提供了一种双有源桥变换器效率优化调制方法,包括步骤:[0008] 获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;[0009] 根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;[0010] 根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;[0011] 分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;[0012] 根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;[0013] 根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;[0014] 对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。[0015] 本公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。[0016] 作为其中一个实施例,所述根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值的过程,如下式:[0017] 当K>1时,M=1/K,X=‑Y/K2;当K≤1时,M=K,X=Y;[0018] 其中,K表示所述双有源桥电压比值,Y表示所述前级控制环路输出值,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。[0019] 作为其中一个实施例,所述根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值的过程,包括步骤:[0020] 将所述控制环路输出阈值取值为2M2(1‑M),将输入输出电压比例阈值设定为固定数值;其中,所述固定数值为0.9‑1;[0021] 其中,所述M表示所述第一工况值。[0022] 作为其中一个实施例,所述根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值的过程,如下式:[0023] d1=sqrt[1‑abs[X]/M];[0024] d2=sqrt[abs[X]/(2‑2M)];[0025] d3=sqrt[(1‑abs[X]/M)/(2M2‑2M+1)];[0026] 其中,d1、d2和d3表示中间值;abs[a]表示求a的绝对值,sqrt[a]表示求a的平方根值;M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。[0027] 作为其中一个实施例,所述分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态的过程,如下式:[0028] 当M>M_th且0≤X≤M时,Mode=1;[0029] 当M>M_th且‑M≤X<0时,Mode=2;[0030] 当M≤M_th且0≤X<X_th时,Mode=3;[0031] 当M≤M_th且X_th≤X≤M时,Mode=4;[0032] 当M≤M_th且‑X_th<X<0时,Mode=5;[0033] 当M≤M_th且‑M≤X≤‑X_th时,Mode=6;[0034] 其中,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值,M_th表示所述输入输出电压比例阈值,X_th表示所述控制环路输出阈值;[0035] 其中,Mode根据值大小表示不同的调制模态。[0036] 作为其中一个实施例,所述根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值的过程,如下式:[0037] 当Mode=1时,D1=D2=0,D3=(1‑d1)/2;[0038] 当Mode=2时,D1=D2=0,D3=(d1‑1)/2;[0039] 当Mode=3时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=(1/M‑1)d2;[0040] 当Mode=4时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=1/2‑(M‑1/2)d3;[0041] 当Mode=5时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=0;[0042] 当Mode=6时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=(d3‑1)/2;[0043] 其中,D1、D2和D3表示所述移相比中间值。[0044] 作为其中一个实施例,所述对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比的过程,如下式:[0045] 当Mode=1或Mode=2时,Dly1=D1,Dly2=D2,Dly3=D3;[0046] 当Mode=3或Mode=4时,Dly1=D1‑d0,Dly2=D2+d0,Dly3=D3‑d0;[0047] 当Mode=5或Mode=6时,Dly1=D1+d0,Dly2=D2,Dly3=D3+d0/2;[0048] 其中,Dly1、Dly2和Dly3表示所述移相比,d0表示死区占比,d0=2tdbfs,tdb为死区时间,fs为DAB的开关频率。[0049] 本公开实施例提供了一种双有源桥变换器效率优化调制装置,包括:[0050] 数据获取模块,用于获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;[0051] 归一化处理模块,用于根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;[0052] 阈值设定模块,用于根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;[0053] 模态界定模块,用于分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;[0054] 中间值定义模块,用于根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;[0055] 中间值计算模块,用于根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;[0056] 移相比计算模块,用于对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。[0057] 本公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制装置,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。[0058] 本公开至少一个实施例还提供一种数据控制装置,包括:[0059] 一个或多个存储器,非瞬时性地存储有计算机可执行指令;[0060] 一个或多个处理器,配置为运行计算机可执行指令,其中,计算机可执行指令被一个或多个处理器运行时实现根据本公开任一实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法。[0061] 上述的数据控制装置,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。[0062] 本公开至少一个实施例还提供一种非瞬时性计算机可读存储介质,其中,非瞬时性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令被处理器执行时实现根据本公开任一实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法。[0063] 上述的非瞬时性计算机可读存储介质,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。附图说明[0064] 图1为一公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法流程图;[0065] 图2为一优选实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法流程图;[0066] 图3为调制模态区间示意图;[0067] 图4为一公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制装置模块结构图;[0068] 图5为本公开至少一个实施例提供的一种数据控制装置的示意性框图;[0069] 图6为本公开至少一个实施例提供的一种非瞬时性计算机可读存储介质的示意图。具体实施方式[0070] 为了使得本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开的实施例的附图,对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。[0071] 除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。[0072] 为了保持本公开的实施例的以下说明清楚且简明,本公开省略了部分已知功能和已知部件的详细说明。[0073] 本公开实施例提供了一种双有源桥变换器效率优化调制方法。[0074] 图1为一公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法流程图,如图1所示,一公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法包括步骤S100至步骤S106:[0075] S100,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;[0076] S101,根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;[0077] S102,根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;[0078] S103,分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;[0079] S104,根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;[0080] S105,根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;[0081] S106,对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。[0082] 本公开实施例应用于双有源桥变换器,双有源桥包括两个H桥,即输入侧H桥和输出侧H桥。对应的调制策略,目的是得到H桥的移相比(Dly1,Dly2,Dly3),其中Dly1为DAB输入侧H桥的内移相比,Dly2为DAB输出侧H桥的内移相比,Dly3为DAB两个H桥之间的移相比。[0083] 参考单移相调制的应用场景,获取前级控制环路输出值Y和双有源桥电压比值K。其中,通过获取双有源桥的输出电压与输入电压,根据输出电压与输入电压的比值确定双有源桥电压比值K。[0084] 根据双有源桥电压比值K与设定比值阈值的大小关系,区分不同的工况。作为其中一个实施例,设定比值阈值为1,步骤S101中根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值的过程,如下式:[0085] 当K>1时,M=1/K,X=‑Y/K2;当K≤1时,M=K,X=Y;[0086] 其中,K表示所述双有源桥电压比值,Y表示所述前级控制环路输出值,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。[0087] 根据不用工况的区分,建立后续调制模态划分与工况的对应关系。[0088] 作为一个较优的实施方式,图2为一优选实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法流程图,如图2所示,步骤S102中根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值的过程,包括步骤S200:[0089] S200,将所述控制环路输出阈值取值为2M2(1‑M),将输入输出电压比例阈值设定为固定数值;其中,所述固定数值为0.9‑1;[0090] 其中,所述M表示所述第一工况值。[0091] 设定输入输出电压比例阈值M_th与控制环路输出阈值X_th。M_th取值为接近1的2固定数值,X_th取值为2M(1‑M)。[0092] 其中,步骤S104中根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值的过程,如下式:[0093] d1=sqrt[1‑abs[X]/M];[0094] d2=sqrt[abs[X]/(2‑2M)];[0095] d3=sqrt[(1‑abs[X]/M)/(2M2‑2M+1)];[0096] 其中,d1、d2和d3表示中间值;abs[a]表示求a的绝对值,sqrt[a]表示求a的平方根值;M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值。[0097] 其中,步骤S103中分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态的过程,如下式:[0098] 当M>M_th且0≤X≤M时,Mode=1;[0099] 当M>M_th且‑M≤X<0时,Mode=2;[0100] 当M≤M_th且0≤X<X_th时,Mode=3;[0101] 当M≤M_th且X_th≤X≤M时,Mode=4;[0102] 当M≤M_th且‑X_th<X<0时,Mode=5;[0103] 当M≤M_th且‑M≤X≤‑X_th时,Mode=6;[0104] 其中,M表示所述第一工况值,X表示所述第二工况值,M_th表示所述输入输出电压比例阈值,X_th表示所述控制环路输出阈值;[0105] 其中,Mode根据值大小表示不同的调制模态。[0106] 图3为调制模态区间示意图,如图3所示,根据上式将双有源桥的全部工况划分为六种调制模态,便于后续对每个调制模态进行效率优化设计。[0107] 在本公开实施例中,优化效率的设计是调整移相比,作为其中一个较优的实施方式,步骤S105中根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值的过程,如下式:[0108] 当Mode=1时,D1=D2=0,D3=(1‑d1)/2;[0109] 当Mode=2时,D1=D2=0,D3=(d1‑1)/2;[0110] 当Mode=3时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=(1/M‑1)d2;[0111] 当Mode=4时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=1/2‑(M‑1/2)d3;[0112] 当Mode=5时,D1=1‑d2,D2=1‑d2/M,D3=0;[0113] 当Mode=6时,D1=(1‑M)d3,D2=0,D3=(d3‑1)/2;[0114] 其中,D1、D2和D3表示所述移相比中间值。[0115] 根据移相比中间值的调整,对移相比的赋值公式进行相关调整,作为其中一个较优的实施方式,步骤S106中对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比的过程,如下式:[0116] 当Mode=1或Mode=2时,Dly1=D1,Dly2=D2,Dly3=D3;[0117] 当Mode=3或Mode=4时,Dly1=D1‑d0,Dly2=D2+d0,Dly3=D3‑d0;[0118] 当Mode=5或Mode=6时,Dly1=D1+d0,Dly2=D2,Dly3=D3+d0/2;[0119] 其中,Dly1、Dly2和Dly3表示所述移相比,d0表示死区占比,d0=2tdbfs,tdb为死区时间,fs为DAB的开关频率。[0120] Dly1、Dly2和Dly3作为最终的移相比,对各调制模块进行赋值,实现双有源桥变换器效率优化调制的赋值。实验证明,上述赋值公式在最大化抑制电感电流峰值的同时能大幅降低DAB的回流功率并最大化的满足零电压开通条件,因此适用本公开实施例的DAB具有更好的效率,尤其是低功率工况下的效率提升极为显著。[0121] 同时,对上述六种调制模态下死区效应的影响机理进行分析,本公开实施例推导出各个调制模态下的移相比补偿方式,使得死区效应能得到极大的抑制,DAB具有更为均匀的功率特性。[0122] 本公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。[0123] 本公开实施例还提供了一种双有源桥变换器效率优化调制装置。[0124] 图4为一公开实施例的双有源桥变换器效率优化调制装置模块结构图,如图4所示,一实施方式的双有源桥变换器效率优化调制装置包括:[0125] 数据获取模块100,用于获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值;其中,所述双有源桥电压比值为双有源桥的输出电压与双有源桥的输入电压的比值;[0126] 归一化处理模块101,用于根据所述双有源桥电压比值区分工况,并根据所述双有源桥电压比值和所述前级控制环路输出值对各所述工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值;[0127] 阈值设定模块102,用于根据所述第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值;[0128] 模态界定模块103,用于分别根据所述第一工况值与所述输入输出电压比例阈值的大小关系、所述第二工况值与所述控制环路输出阈值的大小关系,界定所述双有源桥的调制模态;[0129] 中间值定义模块104,用于根据所述第一工况值和所述第二工况值定义中间值;[0130] 中间值计算模块105,用于根据所述调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入所述中间值计算移相比中间值;[0131] 移相比计算模块106,用于对所述移相比作死区效应补偿,获得用于控制所述双有源桥的移相比。[0132] 上述的双有源桥变换器效率优化调制装置,获取前级控制环路输出值和双有源桥电压比值,根据双有源桥电压比值区分工况,并根据双有源桥电压比值和前级控制环路输出值对各工况进行归一化处理,得到第一工况值和第二工况值,根据第一工况值计算控制环路输出阈值,并设定输入输出电压比例阈值。分别根据第一工况值与输入输出电压比例阈值的大小关系、第二工况值与控制环路输出阈值的大小关系,界定双有源桥的调制模态。根据第一工况值和第二工况值定义中间值,根据调制模态选取对应的移相比赋值公式,并代入中间值计算移相比中间值,对移相比作死区效应补偿,获得用于控制双有源桥的移相比。最大化抑制电感电流峰值的同时,大幅降低双有源桥的回流功率并最大化满足零电压开通条件,提升双有源桥的效率。[0133] 本公开至少一个实施例还提供一种数据控制装置。图5为本公开至少一个实施例提供的一种数据控制装置的示意性框图。例如,如图5所示,数据控制装置20可以包括一个或多个存储器200和一个或多个处理器201。存储器200用于非瞬时性地存储计算机可执行指令;处理器201用于运行计算机可执行指令,当计算机可执行指令被处理器201运行时可以使得处理器201执行根据本公开任一实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法中的一个或多个步骤。[0134] 关于该双有源桥变换器效率优化调制方法的各个步骤的具体实现以及相关解释内容可以参见上述双有源桥变换器效率优化调制方法的实施例中的相关内容,在此不做赘述。应当注意,图5所示的数据控制装置20的组件只是示例性的,而非限制性的,根据实际应用需要,该数据控制装置20还可以具有其他组件。[0135] 在其中一个实施例中,处理器201和存储器200之间可以直接或间接地互相通信。例如,处理器201和存储器200可以通过网络连接进行通信。网络可以包括无线网络、有线网络、和/或无线网络和有线网络的任意组合,本公开对网络的类型和功能在此不作限制。又例如,处理器201和存储器200也可以通过总线连接进行通信。总线可以是外设部件互连标准(PCI)总线或扩展工业标准结构(EISA)总线等。例如,处理器201和存储器200可以设置在远程数据服务器端(云端)或分布式能源系统端(本地端),也可以设置在客户端(例如,手机等移动设备)。例如,处理器201可以是中央处理单元(CPU)、张量处理器(TPU)或者图形处理器GPU等具有数据处理能力和/或指令执行能力的器件,并且可以控制数据预测装置20中的其它组件以执行期望的功能。中央处理元(CPU)可以为X86或ARM架构等。[0136] 在其中一个实施例中,存储器200可以包括一个或多个计算机程序产品的任意组合,计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质,例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD‑ROM)、USB存储器、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机可执行指令,处理器201可以运行计算机可执行指令,以实现数据预测装置20的各种功能。在存储器200中还可以存储各种应用程序和各种数据,以及应用程序使用和/或产生的各种数据等。[0137] 需要说明的是,数据控制装置20可以实现与前述双有源桥变换器效率优化调制方法相似的技术效果,重复之处不再赘述。[0138] 本公开至少一个实施例还提供一种非瞬时性计算机可读存储介质。图6为本公开至少一个实施例提供的一种非瞬时性计算机可读存储介质的示意图。例如,如图6所示,在非瞬时性计算机可读存储介质30上可以非瞬时性地存储一个或多个计算机可执行指令301。例如,当计算机可执行指令301由计算机执行时可以使得计算机执行根据本公开任一实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法中的一个或多个步骤。[0139] 在其中一个实施例中,该非瞬时性计算机可读存储介质30可以应用于上述数据控制装置20中,例如,其可以为数据控制装置20中的存储器200。[0140] 在其中一个实施例中,关于非瞬时性计算机可读存储介质30的说明可以参考数据控制装置20的实施例中对于存储器200的描述,重复之处不再赘述。[0141] 需要注意的是,存储器200存储不同的非瞬时性地存储计算机可执行指令是,数据控制装置20对应作为固件升级装置,当计算机可执行指令被处理器201运行时可以使得处理器201执行根据本公开任一实施例的双有源桥变换器效率优化调制方法中的一个或多个步骤。[0142] 对于本公开,还有以下几点需要说明:[0143] (1)本公开的实施例附图只涉及到与本公开的实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。[0144] (2)为了清晰起见,在用于描述本发明的实施例的附图中,层或结构的厚度和尺寸被放大。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”,或者可以存在中间元件。[0145] (3)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。以上仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。[0146] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。[0147] 以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

专利地区:广东

专利申请日期:2024-05-21

专利公开日期:2024-09-03

专利公告号:CN118249628B


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