基于扩展移相的ISOP-DAB变换器混合优化控制方法.pdf

第４３卷第１期电工电能新技术Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１

２０２４年１月ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｅｒｇｙＪａｎ．２０２４

基于扩展移相的ＩＳＯＰ⁃ＤＡＢ变换器混合优化控制方法

１，２１１

陶海军，王宏祎，杨乃通

（１．河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作４５４００３；

２．河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室，河南焦作４５４００３）

摘要：输入串联输出并联⁃双有源电桥（ＩＳＯＰ⁃ＤＡＢ）变换器多应用于大功率高电压场合，为降低

ＩＳＯＰ⁃ＤＡＢ变换器的电流应力并提高系统的动态性能，本文提出一种基于扩展移相调制混合优化

控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型，通过拉格朗日优化算法获取电

流应力最优的相移组合，并结合虚拟电压均衡控制方案，以应对负载突变或输入电压扰动状态，同

时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后，将混合优化控制

方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混

合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化，提高能量传输效率，同时也显著地改善了变

换器在扰动情况下的动态特性。

关键词：ＩＳＯＰ⁃ＤＡＢ变换器；扩展移相；混合优化；动态响应；电流应力

ＤＯＩ：１０１２０６７／ＡＴＥＥＥ２２１００２５文章编号：１００３⁃３０７６（２０２４）０１⁃００１４⁃１０中图分类号：ＴＭ４６

１引言可以分为单移相（ＳｉｎｇｌｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ，ＳＰＳ）控制、双

重移相（ＤｕａｌＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ，ＤＰＳ）控制、扩展移相（Ｅｘ⁃

双有源电桥（ＤｕａｌＡｃｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅ，ＤＡＢ）ＤＣ⁃ＤＣｔｅｎｄＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ，ＥＰＳ）控制和三重移相（Ｔｒｉｐｌｅ

变换器具备能量双向传输、能量密度高、宽电压转换ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ，ＴＰＳ）控制。文献［１３］是根据ＤＰＳ控制

［１，２］

范围及功率器件零电压开关等优势受到广泛关原理提出来的关于电流应力控制的系统优化方法。

注，在电力电子变压器、电动汽车、智能电网和能量该方法在电流应力优化方面产生一定效果，但在轻

［３⁃６］

储存系统等多种现代电力设备中得到广泛推载条件下并未达到理想优化效果。文献［１４］以

广。随着操作的电压水平和功率水平的不断提高，ＴＰＳ控制为基础，实现电流应力在三维空间层面最

在高压直流电网中，ＤＡＢ变换器被用作级联变换器优的相位矢量控制，其电流应力优化方面效果最好，

的基本组件，通过串并联组合可形成输入串联输出但存在系统的建模及分析较为复杂、可移植性差等

并联（ＩｎｐｕｔＳｅｒｉｅｓ⁃ＯｕｔｐｕｔＰａｒａｌｌｅｌ，ＩＳＯＰ）ＤＡＢ变换［１５］

问题。ＥＰＳ控制是在ＳＰＳ控制的基础上，仅在变

［７］

器结构，不仅打破现有开关器件的电压应力限换器一侧全桥增加移相角。相较于ＤＰＳ控制提高

［８］［９］［１６］

制，同时具备可扩展性和冗余操作的特点，具了灵活性且扩展了功率选择范围，同时控制复杂

备模块化设计，单模块功率水平降低使系统更容易