基于通用移相控制的3L-DAB变换器回流功率最小优化控制策略.docx

基于通用移相控制的3L-DAB变换器回流功率最小优化控制策略
基于通用移相控制的3L-DAB变换器回流功率最小优化控制策略
摘要：随着能源危机的日益严重以及对环境保护的不断要求，提高能源利用效率和降低功率损耗已成为当今电力电子领域的研究热点。而3L-DAB(Three-LevelDiodeClampedDualActiveBridge)变换器作为一种新型的可调谐变比的交错直流-直流变换器，具有功率密度高、效率高、可靠性高等优点，广泛应用于电力电子转换系统中。本文首先介绍了3L-DAB变换器的原理及工作特点，然后分析了其存在的问题，主要集中在回流功率较大的问题上。为了降低3L-DAB变换器的回流功率，本文提出了基于通用移相控制的最小功率回流优化控制策略，并通过数学模型进行仿真和实验验证，结果表明该控制策略能够有效降低3L-DAB变换器的回流功率。
关键词：3L-DAB变换器；功率损耗；回流功率；通用移相控制。
1.引言
电力电子变换器广泛应用于电力系统、电动汽车和可再生能源系统等领域，其性能的提高对能源利用效率和系统性能至关重要。在近年来的研究中，3L-DAB变换器作为一种新型的拓扑结构，在高功率密度和高效率方面表现出色，因此受到了广泛关注。然而，3L-DAB变换器在实际应用中存在一些问题，其中之一就是回流功率较大，会导致系统效率下降。因此，降低3L-DAB变换器的回流功率，提高其能量利用效率，成为了当前研究的重点。
2.3L-DAB变换器原理及问题分析
2.13L-DAB变换器原理
3L-DAB变换器由两个全桥拓扑和一个中心点拓扑组成，通过合理的控制开关管的通断，实现了在不同输入和输出电压之间的能量传递。由于其多电平输出电压的特点，3L-DAB变换器能够实现较高的变换比，从而有效减小变压器的体积和重量。
2.2问题分析
然而，3L-DAB变换器在实际应用中存在着回流功率较大的问题。回流功率是指由于变压器的漏感和电容的电能无法立即被有功负载吸收，而返回到输入端的功率。这部分功率不仅导致系统的效率下降，还会产生额外的热损耗，影响系统的工作稳定性。因此，降低3L-DAB变换器的回流功率成为了研究的重点和挑战。
3.最小功率回流优化控制策略
为了降低3L-DAB变换器的回流功率，本文提出了一种基于通用移相控制的最小功率回流优化控制策略。该策略利用通用移相控制技术，通过调节开关管的相位和频率，使得变压器中的能量能够更加高效地传递到有功负载。具体而言，该控制策略可以通过以下步骤实现：
步骤1：测量输入电流和输出电压，得到系统的实时工作状态。
步骤2：根据系统的工作状态，确定合适的通用移相控制参数，包括相位和频率。
步骤3：通过控制器，控制开关管的通断，实现变压器中能量的有效传递，并尽可能减小回流功率。
通过对3L-DAB变换器进行仿真和实验验证，结果表明，该最小功率回流优化控制策略能够有效降低3L-DAB变换器的回流功率，并提高系统的能量利用效率。
4.结论
本文介绍了3L-DAB变换器的原理及工作特点，分析了存在的回流功率较大的问题。为了降低回流功率，本文提出了基于通用移相控制的最小功率回流优化控制策略，并通过仿真和实验验证了该策略的有效性。结果表明，该控制策略能够有效降低3L-DAB变换器的回流功率，提高系统的能量利用效率。
在未来的研究中，可以进一步优化控制策略，提高系统的响应速度和稳定性，并探索更多的控制方法，以应对不同工作条件和负载变化。
参考文献：
[1]ZhangJ,HanL,ChenZ,etal.Anovelthree-leveldiode-clampeddual-active-bridgeconverterwithseamless-state-transitionandmulti-power-leveloperation[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2020,67(6):5005-5015.
[2]YangT,XiaY,YangD,etal.AnalysisandControlofthe3L-DABConverterintheUltra-WideVoltageConversionRange[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2021,36(1):1047-1059.
[3]KimJ,KimHW,KimSA,etal.Zero-Voltage-TransitionCharacteristicsof3L-DAB-IntegratedTransformerforWideOperatingRangeApplications[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2019,34(7):6186-