一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质

本发明涉及变换器控制，特别是涉及一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、双有源桥变换器是一种具有高功率密度、双向能量流动以及易于实现软开关等特性的电力电子变换装置，广泛应用于各种电力电子和电力系统领域。双有源桥变换器是由两侧的全桥通过中间的高频变压器连接而成，通过控制两侧全桥的开关状态，实现能量的双向传输。然而，在实际应用中，双有源桥变换器在输入和输出电压不匹配时，运行状态可能较差，因此需要对其进行优化以提高性能。电流应力是评估变换器性能的重要指标之一，它直接关系到变换器的效率、安全性和可靠性，死区时间的存在会导致变换器输出电压波形畸变、电流应力增加以及优化算法失效等问题，因此考虑死区条件进行双有源桥变换器的电流应力优化具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质，能够改善死区效应引起的波形畸变和功率损失，减小变换器中的电流应力，提高整体的稳定性和运行效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质，包括：

4、把电路必须设置的死区最小值定义为死区安全值，用m0表示死区安全值占半个周期的比例，且满足m0≤m≤1的关系；

5、在双重移相控制基础上，根据死区大小和电感电流过零点位置的不同，将双重移相控制的4种模式进一步划分为32种不同的子模式，推导出包含死区占比的电流应力精确模型；

6、利用kkt法求解模型的条件极值，对应的内外移相角d1、d2和死区占比m；

7、在全功率范围下，选择子模式中满足条件的结果组合构成考虑死区建模的最小电流应力优化模型。

8、可选地，所述把电路必须设置的死区最小值定义为死区安全值，用m0表示死区安全值占半个周期的比例，且满足m0≤m≤1的关系，具体包括：

9、基于双有源桥变换器的工作原理和电路参数，在igbt控制信号中插入一段不导通的时间，并将其定义为死区时间，用m表示死区值占半个周期的比例，且必须满足m0≤m≤1的关系。

10、可选地，所述在双重移相控制基础上，根据死区大小和电感电流过零点位置的不同，将双重移相控制的4种模式进一步划分为32种不同的子模式，推导出包含死区占比的电流应力精确模型，具体包括：

11、所述双重移相控制包括在双有源桥变换器中的原边全桥和副边全桥中分别引入移相角，通过控制内外移相角的相位差，来调节电流应力。

12、所述包含死区占比的电流应力精确模型包括根据子模式的电路工作状态，引入死区时间作为变量，建立电感电流、电压和移相角之间的数学方程。

13、可选地，所述利用kkt法求解模型的条件极值，对应的内外移相角d1、d2和死区占比m，具体包括：

14、明确优化模型的目标函数为电流应力，约束条件为双重移相控制的内外移相角d1、d2以及死区占比m，将目标函数与约束条件相结合构造拉格朗日函数，并使用数值方法(如牛顿法、内点法等)求解条件极值及对应的内外移相角d1、d2和死区占比m。

15、可选地，所述在全功率范围下，选择子模式中满足条件的结果组合构成考虑死区建模的最小电流应力优化模型，具体包括：

16、将kkt法求解结果下的最优移相比与死区占比的组合，代入到相应子模式的电流应力表达式，可得到在全功率范围下考虑死区条件的最小电流应力优化模型。

17、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法。

18、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法。

19、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

20、本发明公开一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质，涉及变换器控制技术领域。所述方法包括：把电路必须设置的死区最小值定义为死区安全值，用m0表示死区安全值占半个周期的比例，且满足m0≤m≤1的关系；在双重移相控制基础上，根据死区大小和电感电流过零点位置的不同，将双重移相控制的4种模式进一步划分为32种不同的子模式，推导出包含死区占比的电流应力精确模型；利用kkt法求解模型的条件极值，对应的内外移相角d1、d2和死区占比m；在全功率范围下，选择子模式中满足条件的结果组合构成考虑死区建模的最小电流应力优化模型。本发明考虑死区条件进行双有源桥变换器的电流应力优化，能够改善高开关频率下带来的死区效应，提高最小电流应力优化模型结果的准确性，提高整体的稳定性和运行效率。

技术特征：

1.一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法，其特征在于，所述把电路必须设置的死区最小值定义为死区安全值，用m0表示死区安全值占半个周期的比例，且满足m0≤m≤1的关系，具体包括：

3.根据权利要求1所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法，其特征在于，所述在双重移相控制基础上，根据死区大小和电感电流过零点位置的不同，将双重移相控制的4种模式进一步划分为32种不同的子模式，推导出包含死区占比的电流应力精确模型，具体包括：

4.根据权利要求1所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法，其特征在于，所述利用kkt法求解模型的条件极值，对应的内外移相角d1、d2和死区占比m具体包括：

5.根据权利要求1所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法，其特征在于，所述在全功率范围下，选择子模式中满足条件的结果组合构成考虑死区建模的最小电流应力优化模型，具体包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1-5中所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中所述的考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法。

技术总结
本发明公开一种考虑死区条件的双有源桥变换器的电流应力优化方法、设备及存储介质，涉及变换器控制技术领域。所述方法包括：把电路必须设置的死区最小值定义为死区安全值，用M<subgt;0</subgt;表示死区安全值占半个周期的比例，且满足M<subgt;0</subgt;≤M≤1的关系；在双重移相控制基础上，根据死区大小和电感电流过零点位置的不同，将双重移相控制的4种模式进一步划分为32种不同的子模式，推导出包含死区占比的电流应力精确模型；利用KKT法求解模型的条件极值，对应的内外移相角D<subgt;1</subgt;、D<subgt;2</subgt;和死区占比M；在全功率范围下，选择子模式中满足条件的结果组合构成考虑死区建模的最小电流应力优化模型。本发明考虑死区条件进行双有源桥变换器的电流应力优化，能够改善高开关频率下带来的死区效应，提高最小电流应力优化模型结果的准确性，提高整体的稳定性和运行效率。

技术研发人员：戴鹏,鲍君仪,高明畅,徐庆,方世琦,杨梓薇,黄云辰
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2