全桥变换器双闭环控制研究
双向全桥DC—DC变换器高效能控制研究与实现
双向全桥DC—DC变换器高效能控制研究与实现摘要：本文分析了双向全桥DC-DC变换器在双变换控制下的输电特性。
在变压器匝数比不为1的情况下，建立变流器的通用低频小信号模型。
仿真结果表明，双相控制具有较小的功率损耗。
最后建立了实验样机，实验结果证实了该控制方法的高效性和可行性，拓宽了变压比的选择范围，具有一定的工程应用价值。
关键词：全桥DC-DC变换器；高效能；控制研究；双向双向全桥DC-DC转换器可以实现DC-DC转换器的二象限运行。
因此，它在功能上等同于两个单向DC-DC转换器，因此可以降低系统的体积，质量和成本。
目前，双向全桥DC-DC变换器主要采用相移控制方式。
相移控制包括传统的相移控制和双相移控制。
采用传统移相控制方式的双全桥直流- 直流变换器，所有带软开关的功率开关管都具有这种特点，然而，在传统相移控制方式下，功率变换器的循环和开关管电流应力较大，不利于转换器效率。
因此，提出了一种双相移控制方法，理论和实验验证了该控制方法能够减小循环电力变压器的功率和开关管电流应力，提高了变换器效率。
建立转换器的小信号等效模型。
然而，小信号模型是在输出电压等于输入电压和变压比为1的前提下建立的。
因此，本文将在转换器控制下进行动态建模的一般情况下为双相移，以提高转换器模型的通用性，适应更多的应用具有一定的工程应用价值。
1双重移相控制工作原理图1是双向全桥DC-DC转换器的典型电路拓扑结构。
在图中：U1和U2是全桥转换器的两个直流侧电压；Ls与串联电感和变压器泄漏相结合。
变压器比率是n；S1?S4是H桥1的功率开关管和H桥的功率开关管2，C1和C2是输入和输出滤波电容。
H桥1和H桥2的工作频率与fs相同；逆变桥H1的输出Uh1和逆变器H2为Uh2；通过控制逆变器的输出电压Uh1和Uh2之间的相位角，可以控制电感Ls的电压，并且可以控制转换器功率的流向和大小。
下面的分析以U1到U2侧的功率为例，这是Uh1到Uh2的阶段。
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究在目前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。
滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。
当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能。
对于SPWM变频电源，采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略，工程中参数设计往往采用试凑法，工作繁琐，误差较大。
本文详细介绍了SPWM变频电源主要的控制参数设计准则和方法，对于快捷、准确地选择合适的闭环参数，有很大的实践应用价值。
2系统简介图1 双闭环控制的SPWM变频电源系统构成简化图图1为系统构成简化图，该系统由主电路和控制电路两部分组成。
逆变电源主电路采用以IGBT为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构，经过LC低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。
虚线框包括的是控制电路，电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。
其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用PI形式。
电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号，该信号经PI调节后作为内环给定；电感电流反馈构成内环，电流环设计为电流跟随器。
电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号，与三角形载波比较后产生SPWM信号，通过驱动电路来控制功率器件，保证输出电压的稳定，形成典型的双环控制。
在实际应用中采用电流内环之外还设置电压外环的目的除了降低输出电压的THD外，还在于对不同负载实现给定电流幅值的自动控制。
3SPWM变频电源的线性化模型由于SPWM变频电源中存在着开关器件，因此是一个非线性系统，但因为一般情况下，SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率，故可以利用传递函数和线性化技术，建立起SPWM变频电源的线性化模型[1]，如图2所示。
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：双向全桥DC-DC变换器是一种常见的功率电子拓扑结构，广泛应用于电力系统中的直流电-直流电转换。
它能实现双向能量流传输，具有高效率、高稳定性和快速响应的特点。
但是在实际应用中，由于电力系统的复杂性和双向全桥DC-DC变换器自身的非线性特性，其建模和调制方法一直是一个研究热点和挑战。
一、双向全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双向全桥DC-DC变换器是由两个全桥逆变器和一个LC滤波器组成的，其基本结构如下图所示。
通过控制全桥逆变器的开关器件，可以实现能量的双向传输。
当需要从直流侧向交流负载供电时，将控制信号输入到逆变器，逆变器将直流电压转换成交流电压，并通过滤波器输出给负载；当需要将交流负载中的能量反馈到直流侧时，同样可以通过逆变器将交流电压转换成直流电压，再通过滤波器输出给直流侧。
1. 传统建模方法双向全桥DC-DC变换器的建模方法可以分为传统方法和基于深度学习的方法。
传统方法主要是基于电路方程的数学模型，包括控制部分和电气部分两个子系统。
电气部分的建模可以采用平均值模型、时域模型或频域模型等不同方法。
这些模型通常是基于理想元件和理想环境下的假设条件，不能完全准确地描述实际工作状况。
2. 深度学习建模方法近年来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的建模方法逐渐受到关注。
深度学习可以通过大量数据的学习和训练，构建出更为复杂和精确的模型，能够更好地拟合实际工作状况。
对于双向全桥DC-DC变换器建模而言，深度学习方法可以更好地处理其非线性特性和复杂动态响应，提高建模的准确性和适用性。
传统的双向全桥DC-DC变换器调制方法主要包括PWM调制和谐波消除调制。
PWM调制是通过调节逆变器的开关器件的占空比，控制输出波形的幅值和频率；谐波消除调制则是通过消除输出波形中的谐波成分，提高输出波形的质量。
基于深度学习的调制方法可以进一步提高双向全桥DC-DC变换器的调制精度和性能。
改进的单相全桥逆变器双环控制研究
改进的单相全桥逆变器双环控制研究作者：杨庆江聂丽萍来源：《现代电子技术》2015年第03期摘要：双环控制外环为电压环，而内环则分为电感电流内环和电容电流内环。
在此对这俩种方法的不同之处进行了理论分析，为了改善该种控制系统在抗负载扰动方面的不足，在双环控制的基础上引入了负载电流前馈的设置。
通过负载电流前馈控制的设置，有效地提高了该种控制抗负载的扰动性能，从而增强了系统的稳定性和改善了逆变器电压输出波形质量。
关键词：双环控制；电感电流；电容电流；负载前馈中图分类号： TN710⁃34； TM464 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）03⁃0155⁃03Research on improved double⁃ring control of single⁃phase full bridge inverterYANG Qing⁃jiang1， NIE Li⁃ping2（1. College of Electronics and Information Engineering， Heilongjiang University of Science &Technology， Harbin 150027， China；2. College of Electrical and Control Engineering， Heilongjiang University of Science&Technology， Harbin 150027， China）Abstract：The outer⁃ring of the double⁃ring control system is voltage ring， and its inner ring is divided into inductance current inner⁃ring and capacitive current inner⁃ring. The difference between the two kinds of methods is analyzed theoretically in this paper. On the basis of thedouble⁃ring control， a load current feed⁃forward setup is introduced to improve the performance of the control system effectively in the aspect of resistance to load disturbance. With the load current feed⁃forward control setup， the stability of the system was enhanced and the quality of inverter output voltage waveform was improved.Keywords： double⁃ring； inductor current inner ring； capacitive current inner ring； load feed forward0 引言逆变器是逆变电源系统的核心，对其输出的电压波形质量要求较高，特别是当负载是非线性负载的情况下，要求电压输出波形仍为正弦波。
双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析
双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析一、本文概述本文旨在对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器进行深入研究，并探讨其功率回流特性。
随着电力电子技术的快速发展，DCDC变换器作为能源转换与管理的核心组件，广泛应用于电动汽车、可再生能源系统、数据中心等众多领域。
其中，双向全桥DCDC变换器因其高效率、高功率密度和灵活的能量双向流动特性而受到广泛关注。
双重移相控制策略作为一种先进的调制方法，能够有效优化双向全桥DCDC变换器的性能。
它通过独立控制两个桥臂的移相角，实现输出电压和电流的精确调节，同时提高变换器的整体效率。
然而，双重移相控制策略也带来了复杂的功率回流问题，即在变换器工作过程中，部分功率会在不同桥臂之间回流，导致能量损失和效率下降。
因此，本文将对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器的功率回流特性进行深入分析。
我们将建立变换器的数学模型，明确功率回流产生的机理和影响因素。
然后，通过仿真和实验验证，研究功率回流对变换器性能的影响程度，并提出相应的优化措施。
我们将总结双重移相控制策略在双向全桥DCDC变换器中的应用前景，为相关领域的研究和实践提供参考。
二、双重移相控制的双向全桥DCDC变换器基本原理双重移相控制的双向全桥DCDC变换器是一种高效、灵活的电能转换装置，能够实现双向的电能传输和功率回流。
其基本原理在于通过两个独立的移相控制策略，分别控制全桥变换器的两个桥臂，从而实现输入与输出之间的电压和电流的灵活调节。
变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包括四个开关管，通过控制开关管的通断状态，可以实现电能的输入和输出。
双重移相控制策略则通过独立控制两个全桥电路的移相角，实现电能的高效转换。
在功率回流过程中，双重移相控制策略可以有效地调整回流电流的大小和方向，从而实现功率的高效回流。
具体而言，当变换器工作在逆变状态时，通过调整移相角，可以控制回流电流的大小和方向，使其与输入电流相匹配，从而实现功率的高效回流。
ZVZCS全桥变换器模型分析及控制系统设计
路 拓扑之一 ， 中 、 在 大功率应用场合更是首选 拓扑 ， 很多应用 而在 场合对其性能都有较高 的要求 ， 包括效率 、 干扰 、 电磁 功率密度 和 可靠性 等。提高开关频率无疑是提高性能最 为直接 有效 的手段。
但 开关频率增大意味着 开关损 耗 的增 大 ， 为解决 这一矛 盾 ， 软开
变流技 术
《 气自 化 ２１年第３卷第３ 电 动 ） １ ３ ０ 期
Ｚ Ｚ Ｓ全桥 变 换 器 模 型 分 析 及 控 制 系统 设 计 Ｖ Ｃ
张宁 云 程善 美
（ 华中科技大学 控 制科学与工程系 ， 湖北
武汉
４ ０７ ３ ０４）
摘
要：介绍 了滞后桥臂串联二极管的全桥零 电压零 电流变换器 的结 构 ， 分析 了其 工作原理 ， 并利用小 信号模 型分 析方法建 立 了数学 模型 ， 在此模 型基础上提 出了该全桥零 电压零 电流变换器的电压 电流双环 控制策略 ， 最后 给出 了在 ＭＡ Ｌ Ｂ Ｉ ＬＮ Ｔ Ａ ／ＳＭＵ Ｉ Ｋ仿 真 环境下应用该控制方案的仿 真结果 。
ｔ ａ ｅ ａｃ ｏｅｏ ｔ ｎｅｅ ｂｓ ｎｔ ａ ￣ ｎ ｎ ｙｉｍ ｔ ｄ ａ ａ ｏ ｎ ｏｕｅ ｉｐｐｒ ａ ｄｏ ｅ ｈ ｍ ｔ ｍ ｔａｍ ｄｌｆｈ ｃ ｖ ｒ ａ ｄｏ ｅ ｍ ｌ ｉ ａ ａａ ｓ ｅ ０ ｓ ｓ ｉ ｒ ｃｄｉ ｔｓ ａｅ ｅ ｈ ｉ ｌ ｅｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｓ ｌ ｇｌ ｌ ｓ ｈ ｗ ｔ ｄ ｌ ｎｈ ．Ｂｓ ｎｔ ｅ ｈ
ｔ ｅ ＤＣ ｍｏ ｏ ．Ａｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｙ ｔ ｅ ＭＡＴ ＡＢ Ｓ ＭＵＬ ＮＫ ｔｏｓ ｗ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｈ ｔｒ ｄ ａ ｅ ｌ ｓ ，ｓ ｍｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｂ ｈ ｔ ｏ ｓ Ｌ ／ Ｉ Ｉ ｏ ｌ ｅ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ
LCL型并网逆变器双闭环控制方法的研究
LCL型并网逆变器双闭环控制方法的研究杜志华【摘要】在并网逆变器中,LCL滤波较L滤波具有更好的滤波效果,但LCL型并网逆变器为三阶系统,在谐振频率处存在谐振尖峰,易发生谐振,采用入网电流直接闭环控制很难抑制谐振尖峰.采用电容串联电阻的无源阻尼方法,能抑制阻尼,但损耗较大.针对该情况,提出并网电流瞬时值外环,电容电流瞬时值内环的双环控制方法.在理论方面详细分析了电容电流内环能够抑制谐振尖峰,提高系统稳定性,入网电流外环能够实现对入网电流的直接控制.通过仿真和实验,结果表明该方法能够有效抑制电网电流谐振,提高并网电流的稳态控制精度.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2015(030)009【总页数】5页(P37-40,43)【关键词】LCL滤波器;并网逆变器;电流双闭环;电容电流反馈【作者】杜志华【作者单位】煤炭工业太原设计研究院,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TM464引言随着世界经济的迅猛发展，世界各国对能源需求急剧增长，导致以煤、石油、天然气为主的传统能源面临枯竭，而以太阳能、风能、生物能为主的可再生能源清洁无污染，只要合理利用就能够满足全球50%的能源需求。
并网逆变器是新能源并网的接口装置［1－2］，将可再生能源转换为电网能接纳的电能。
理想的入网电流是完美的正弦波，较低的总谐波失真（total har monic distortion，T HD）是并网逆变器控制所追求的目标。
为了降低入网电流的T HD，逆变器拓扑需包含滤波环节。
并网逆变器滤波器一般有L和LCL两种类型［3－6］。
单L滤波器结构简单，控制容易，但高频谐波衰减能力不强；LCL滤波器对高频分量呈高阻抗，能够很大地衰减高频谐波电流，但该系统为三阶系统，存在谐振峰，对系统的控制策略提出更高的要求。
采用单环入网电流直接来对并网逆变器进行控制，系统存在谐振尖峰，导致系统不稳定［7－8］。
电容两端串联电阻的方法，可以有效抑制谐振尖峰，但降低了滤波器的高频滤波效果，增加了系统的损耗［9］。
双路输出双闭环电流控制型DCDC变换器的研究.
双路输出双闭环电流控制型DC/DC变换器的研究双路输出双闭环电流控制型DC/DC变换器的研究类别：电源技术 作者:董晖等 摘要：多路输出电源的负载交叉调节性能一直没有得到较好的解决，给不对称性要求较高的负载应用带来困难。
根据闭环控制原理，提出了一种双环路稳定，利用同一时钟脉冲同步的方法，解决了多路输出电源交叉调节互扰大的问题，大大改善了负载交叉调节性能。
 关键词：DC/DC变换器；多路输出；交叉调节；双环控制 0 引言 目前，多路输出电源普遍采用针对一路输出进行闭环的PWM控制方式，而其他的辅助输出采用间接稳压方式。
由于只对主输出进行闭环控制，占空比的改变对辅助输出的负载影响较大，尤其是从轻载到满载变化时，交叉调节的性能变差（通常>5％）。
如果对未闭环的辅助输出进行二次稳压（如线性稳压），则电路复杂，效率降低。
对于两路输出DC/DC模块，大多采用正负电压联合采样技术，但对于负载不对称的用电环境下交叉调节性能变差。
为了改善负载交错性能，国外有些公司只研发单路输出模块，然后由用户对模块进行组合，实现多路输出稳压，这样也可提高效率。
 多年来，国外对多路输出电源进行了较深入的研究。
但是，在文献中进行数学模型建立，数学推导、分析的较多，其中，对正向变换器多路输出耦合电感对交叉调节性能的影响也有一些一般性的结论，而对具体问题的详细分析和研究的文献则不多。
 本文采用200kHz 矩形脉冲对两个结构完全相同的控制单元进行脉冲前沿同步，降低电磁干扰（EMI）。
采用新一代BICMOS电流型控制技术，提高了系统稳定性，降低了控制电路的静态工作电流和启动电流，大大改善了多路输出电源负载交错性能。
特别适合不对称负载的场合或对称负载的场合。
 1 基本结构 双路输出双闭环控制DC/DC变换器的结构如图1所示。
双闭环控制方法研究的简述
双闭环控制方法研究的简述The study of dual-loop control methods is an important topic in the field of control systems. Dual-loop control methods involve the use of two feedback loops to control a system, with one loop operating at a higher level to provide setpoint changes or trajectory tracking, and the other loop operating at a lower level to provide stability and robustness.双闭环控制方法的研究是控制系统领域的一个重要课题。
双闭环控制方法涉及使用两个反馈环来控制系统，其中一个环在较高水平上操作，提供设定点更改或轨迹跟踪，而另一个环在较低水平上操作，提供稳定性和鲁棒性。
One perspective from which to approach the study of dual-loop control methods is through the analysis of the performance and stability of systems under these control methods. By examining how dual-loop control methods impact the performance and stability of a system, researchers can gain insight into the benefits and limitations of such methods.从一个角度来看双闭环控制方法的研究，是通过分析这些控制方法下系统的性能和稳定性。
双有源全桥dc-dc变换器优化控制方法
双有源全桥DC-DC变换器优化控制方法一、引言随着电力电子技术的快速发展，双有源全桥DC-DC变换器在许多领域，如电动汽车、可再生能源系统和电网互联等方面得到了广泛应用。
然而，由于其复杂的非线性特性，双有源全桥DC-DC变换器的控制策略面临着诸多挑战。
本文旨在探讨一种基于遗传算法的优化控制策略，以提高双有源全桥DC-DC变换器的转换效率和稳定性。
二、双有源全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双有源全桥DC-DC变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包含四个开关管和两个二极管。
通过控制开关管的通断，可以实现电能的双向流动，进而调整输出电压。
这种结构的变换器可以实现高效率、高可靠性和高功率密度的电能转换。
三、双有源全桥DC-DC变换器在电力电子领域的应用双有源全桥DC-DC变换器因其高效、灵活的电能转换能力，广泛应用于电动汽车、可再生能源系统和电网互联等领域。
特别是在电动汽车中，双有源全桥DC-DC变换器可以实现电池的高效充电和电动机的高性能驱动。
四、现有控制方法的问题与挑战尽管双有源全桥DC-DC变换器具有许多优点，但其复杂的非线性特性使得现有控制方法在效率和稳定性方面存在诸多问题。
具体来说，传统的PID控制方法难以实现快速收敛和良好的动态性能，且易受参数变化和外部扰动的影响。
五、基于遗传算法的优化控制策略为了解决现有控制方法的问题，本文提出一种基于遗传算法的优化控制策略。
该策略通过对PID控制器的参数进行优化，以提高双有源全桥DC-DC变换器的转换效率和稳定性。
遗传算法是一种全局优化搜索算法，通过模拟生物进化过程中的遗传机制，实现参数空间的寻优。
六、实验设计与仿真分析为了验证所提优化控制策略的有效性，我们进行了一系列实验和仿真分析。
首先，我们搭建了一个双有源全桥DC-DC变换器的实验平台，包括主电路、驱动电路和控制电路等部分。
然后，我们采用Matlab/Simulink进行仿真分析，通过对比传统PID控制方法和基于遗传算法的优化控制策略，验证了优化后的系统在转换效率和稳定性方面的优越性。
单相全桥双闭环逆变电路
单相全桥双闭环逆变电路第一章：介绍所设计的电力电子技术的发展现状、应用背景、现实意义等内容。
1.1 单相全桥双闭环逆变电路的发展现状随着电力行业的快速发展，逆变技术广泛应用于现代工业的各个领域，随着电力电子技术的发展，电压与频率的变换与传统的逆变电源相比较，可以更容易获得所需要的各种电能形式。
逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。
逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能。
单相全桥双闭环逆变电路是一种高性能的电力电子变换器，具有高效率、高精度、高可靠性等优点，被广泛应用于工业控制、电力电子、新能源等领域。
随着电力电子技术的不断发展，单相全桥双闭环逆变电路也在不断演进和改进。
目前，单相全桥双闭环逆变电路的发展主要集中在以下几个方面：控制算法的优化：针对不同的应用场景，研究人员不断优化控制算法，提高电路的性能和稳定性。
例如，采用基于模型预测控制的方法，可以实现更高的控制精度和响应速度。
智能化控制：利用人工智能、机器学习等技术，实现电路的智能化控制，提高电路的自适应性和鲁棒性。
例如，采用神经网络控制方法，可以实现更高的控制精度和鲁棒性。
集成化设计：将多个电子器件集成在一起，形成集成化的电路设计，可以提高电路的可靠性和稳定性。
例如，采用集成化的电路设计，可以减少电路中的连接点，降低电路的故障率。
新型器件的应用：利用新型半导体器件，如SiC、GaN等，可以提高电路的效率和功率密度，降低电路的体积和重量。
例如，采用SiC器件，可以实现更高的开关频率和更低的开关损耗。
总之，单相全桥双闭环逆变电路的发展趋势是向着高性能、智能化、集成化和新型器件应用的方向发展。
1.2 单相全桥双闭环逆变电路的应用背景单相逆变电路具有将直流电转换为交流电的功能，因此在以下场景中得到广泛应用：太阳能电池板：太阳能电池板产生的电能是直流电，需要通过单相逆变电路将其转换为交流电，以便供电给家庭或工业用电设备。
UPS电源：UPS电源需要保证电力系统的稳定性和可靠性，因此需要使用单相逆变电路将直流电转换为交流电。
隔离型双向全桥DCDC变换器研究
隔离型双向全桥DCDC变换器研究一、概述随着现代电力电子技术的飞速发展，双向全桥DCDC变换器在可再生能源系统、电动汽车、储能系统等领域得到了广泛的应用。
隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种高效率、高功率密度的电力电子设备，具有结构简单、控制灵活、能量可双向流动等优点，成为了电力电子领域的研究热点。
本文旨在对隔离型双向全桥DCDC变换器进行深入研究，首先介绍了隔离型双向全桥DCDC变换器的工作原理和基本结构，然后分析了其控制策略和调制方法，接着讨论了变换器的效率优化和热管理问题，最后通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性和可行性。
通过对隔离型双向全桥DCDC变换器的深入研究，本文旨在为其在实际应用中的设计和优化提供理论指导和参考，进一步推动隔离型双向全桥DCDC变换器在电力电子领域的发展。
1. 研究背景及意义随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源和电动汽车等领域对高效、高功率密度和高可靠性的电源变换器需求日益增长。
隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种重要的电力电子设备，具有结构简单、效率高、功率密度大、控制灵活等优点，被广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车、航空航天、数据中心等领域。
隔离型双向全桥DCDC变换器在实际应用中面临着一些挑战，如开关器件的损耗、电磁干扰、电压和电流的应力、热管理等问题。
研究隔离型双向全桥DCDC变换器的工作原理、设计方法、控制策略和性能优化等方面具有重要的理论和实际意义。
本文旨在对隔离型双向全桥DCDC变换器进行深入研究，分析其工作原理和特性，探讨其设计方法和控制策略，并通过仿真和实验验证所提出的方法和策略的有效性和可行性。
研究成果将为隔离型双向全桥DCDC变换器的优化设计和应用提供理论依据和技术支持，促进可再生能源和电动汽车等领域的发展。
2. 国内外研究现状隔离型双向全桥DCDC变换器作为一种高效、可靠的电力电子变换装置，在新能源发电、电动汽车、数据中心等领域具有广泛的应用前景。
双有源全桥双向DC-DC变换器及其控制策略
双有源全桥双向 DC-DC变换器及其控制策略摘要：随着社会进步以及科技不断发展，DC-DC变换器逐渐发展，其中双有源全桥DC-DC变换器以其优良的性能得到广大学者的青睐。
双有源全桥双向DC-DC变换器的应用范围越来越广泛，且为适应不同应用场景的要求，对控制策略的要求也越来越高。
近年来双有源全桥双向DC-DC变换器的控制策略日趋成熟，本文将对双有源全桥双向DC-DC变换器的具体应用场合及其控制策略作简要的介绍，并简单比较各种控制策略的优劣势。
关键词：DC-DC 变换器、移相控制、电动汽车、新能源DC-DC变换器在电源变换器领域占有重要的地位，随着社会进步科技发展，人们对于DC-DC变换器的要求越来越高。
相比于其他的DC-DC变换器，双有源全桥双向DC-DC变换器能很容易的实现电能的双向流动，能满足输入输出之间的隔离要求，同时具有很高的对称性；在传输功率较高的情况下，电压电流应力相比而言也较低，并且能较容易地实现电压电流软开关。
面临现有工程问题，双有源全桥DC-DC变换器以其优良的性能被广泛应用在中高功率的场景下，双有源全桥双向DC-DC变换器逐渐成为DC-DC变换器的一个研究热门。
1.双有源全桥双向DC-DC变换器的应用场景（1）新能源发电近年来，化石能源被逐渐消耗，现有的化石能源存量日趋紧张；同时化石能源产生的污染严重，极大的影响环境，如何改变现有的化石能源占重要地位的能源结构成为亟待解决的现实问题。
在研究过程中，学者们提出了使用风能、太阳能、地热能、潮汐能等替代现有的化石能源，这些能源的利用往往采用分布式发电，并且通常将其通过直流微网导入电网。
在分布式发电与直流微电网的能量传输过程中，双有源全桥DC-DC变换器起到了重要作用。
（2）电力电子变换器电力电子变换器是双有源全桥双向DC-DC变换器的另外重要一个使用场景。
电力电子变换器可以实现交流电压的改变，同时还能兼具变频的作用，通常可分为三级，分别为DC_AC输出单元、DC-DC中间单元、AC-DC输入单元，其中的DC_DC中间单元通常采用双有源全桥双向DC-DC变换器。
全桥变换器中钳位二极管工作情况的详细分析
全桥变换器中钳位二极管工作情况的详细分析首先，我们来了解一下全桥变换器的基本结构。
全桥变换器由四个功率开关元件组成，包括两个电流型开关，如IGBT或MOSFET，以及两个钳位二极管。
全桥变换器的输入端与直流电源相连，输出端则通过一个负载电阻与地相连。
在工作时，全桥变换器的四个开关分别处于开关和关断状态，从而控制输出电压的大小和极性。
具体的工作过程如下：1.开关1和开关4接通，开关2和开关3断开。
这时，电源正极连通到负载，而地连接到负端的电阻。
这个过程称为正半周期。
2.开关1和开关4断开，开关2和开关3接通。
这时，电源负极连通到负载，而地连接到正端的电阻。
这个过程称为负半周期。
循环以上两个过程，即可实现对负载电压大小和极性的控制。
钳位二极管是一个重要的辅助电路元件，用于保护开关元件和提供电源电压。
在正半周期中，当开关1和开关4接通时，因为电感的存在，电流无法立即变为瞬间值。
此时，钳位二极管处于正向偏置状态，起到辅助导通的作用，帮助电流减小。
在负半周期中，当开关2和开关3接通时，电感中的能量无法瞬间消失。
此时，钳位二极管处于反向偏置状态，起到辅助反向导通的作用，帮助电感中的能量释放，从而避免引起电压浪涌和损坏开关元件。
需要注意的是，钳位二极管的导通特性是由开关元件的选用和控制策略决定的。
通常情况下，钳位二极管需要具有低开通电压和高关断电压的特性，以保护开关元件的安全工作。
此外，还需要注意钳位二极管的功率损耗，以免过大的功率损耗导致钳位二极管过热。
总结起来，全桥变换器中的钳位二极管起到了保护开关元件和辅助电流流动的作用。
在正半周期中，帮助电流减小；在负半周期中，帮助电感中的能量释放。
钳位二极管的选择和控制策略应根据实际需求和开关元件的特性进行优化，以确保全桥变换器的稳定工作。
[1] Haupt, R. L. (1998). Understanding PWM converters used in industry. CRC press.[2] Mohan, N., Undeland, T. M., & Robbins, W. P. (2002). Power electronics: converters, applications, and design (3rd ed.). Hoboken, NJ: Wiley.。
双闭环控制的移相全桥软开关变换器的研究
关键词：移相全桥软开关；控制电路；电压电流双环控制；ZVS
中图分类号：TN964⁃34
文章编号：1004⁃373X（2014）08⁃0156⁃03
文献标识码：A
Research on phase⁃shift full⁃bridge soft⁃switching converter controlled by double loops
收稿日期：2013⁃12⁃10
基金项目：广西大学实验技能和科技创新能力训练基金项
目（SYJN20120224）
图1
2
2.1
主电路结构图
ZVS 移相全桥 DC/DC 软开关的实现
功率器件软开关状态分析
功率管零电压开关是借助于开关管并联电容和变
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LIANG Yong⁃qing，HUANG Zhi⁃qiang
（School of Electrical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China）
Abstract：ZVS（zero⁃voltage⁃switching）PWM full⁃bridge converter circuit topology is adopted in the main circuit to elimi⁃
谐振电路在开关管电压降为零时使开关开通（零电压开
关 ZVS），较好解决了硬开关 PWM 变换器的开关损耗大
的问题。UC3879 系列移相谐振控制器将定频脉宽调制
技术与谐振技术和零电压开关技术结合在一起，有效提高了工作频率工作效率 [1⁃2]。1
主电路 ZVS 移相全桥电路拓扑
移相全桥DC_DC变换器双闭环控制系统设计
随着我国电源行业的发展，在中大功率应用场合，采用PWM 控制技术的移相全桥DC/DC 变换器越来越受到人们的关注，随着PWM 控制技术逐渐向高频化方向发展，全球各大集成电路生产商竞相研制出各种新型的PWM 控制器件，其中TI 公司推出的UCC3895是一款具有代表性的移相全桥控制器件。
该器件既可以工作于电流模式也可以工作于电压模式，又可以为谐振零电压开关提供高频、高效的解决方案，具有广阔的应用前景。
这里基于UCC3895设计了移相全桥DC/DC 变换器的双闭环控制系统，并结合实际应用对该系统进行了实验测试。
1移相全桥DC/DC 变换器闭环系统工作原理移相全桥DC/DC 变换器闭环系统结构框图如图1所示。
直流输入电压经过全桥逆变、高频变压器降压、输出侧整流滤波得到所需的直流电压。
四路PWM 波配置为两组，PWM1、PWM2为一组，用来控制全桥逆变模块的超前臂；PWM3、PWM4为另一组，控制滞后臂。
PWM1与PWM2互补，PWM3与PWM4互补，可通过UCC3895设置合适的死区时间。
该闭环控制电路采用峰值电流模式，外环电压调节器的输出作为电流内环的基准，在电流环中对采样的电流进行斜坡补偿，以保证占空比大于50%的时候，系统仍能稳定工作。
电流环的输出作为调制信号，通过脉宽调制电路、移相电路、隔离驱动电路实现对系统的闭环控制[1]。
2闭环控制电路设计2.1控制模式闭环系统采用恒定导通时刻峰值电流控制方式，可以实现逐个脉冲控制，动态响应速度快，稳定性好，并且易于实现限流及过流保护。
工作原理框图如图2所示。
收稿日期：2009-07-04稿件编号：200907017作者简介：宋杰（1985—），男，四川都江堰人，硕士。
研究方向：现代电子技术及其应用。
移相全桥DC/DC 变换器双闭环控制系统设计宋杰（西南大学工程技术学院，重庆400716）摘要:提出移相全桥DC/DC 变换器闭环系统设计方案，基于PWM 控制器件UCC3895设计一个双闭环控制系统，该系统采用电压外环和电流内环的控制方式，在电压环中引入双零点、双极点的PI 补偿，电流环中引入斜坡补偿，结合实际应用对闭环系统进行实验测试，结果表明所设计的闭环系统动态响应快，稳定性好。
采用电容电流内环的逆变器双闭环控制研究
2 2 1 +ω 0 L / Z sin (ω 0 t +θ 1 ) ( 6)
滤波电感 L = 1 m H ; 输出功率 Po = 5 kW ; 等效串 联电阻 r = 0. 1Ω ; 电流反馈系数 Kif = 0. 4 。 根据 式 ( 1 1 ) , 可 以 得 到 Ki = 1 . 4 1 。 图4为 Ki = 2 时载波与调制波相交情况的仿真结果 。可 以看出 : 在 Ki = 2 时 , 调制波的变化率比载波的 变化率大 ,调制波与三角载波产生了多重相交现 象 。系统开关频率高于载波频率 。 图 5 为 Ki = 1 时载波与调制波相交情况的仿 真结果 ,可见当 Ki = 1 时 , 调制波的变化率比三 角载波小 ,多次相交的现象已经不会发生 。
变桥的输出电压 U i ,U i 通过二阶 L C 滤波器得到 正弦波输出电压 uo ,电阻 r 为滤波电感等效串联 电阻以及死区等其他杂散阻尼因素的综合 。
图1 单相全桥逆变器拓扑结构
Fig. 1 The topology of single p hase f ull2bridge inverter
θ 其中 1 = arcco s 1 /
2 2 1 +ω 0 L / Z
假设逆变器采用双极性调制 , 故在一个三角 载波周期内 , L C 滤波器输入 PWM 波形既有正电 压 , 也有负电压 , 有 :
d iC dt
max
=
L Ud + Um
1
2 2 1 +ω 0 L / Z
( 7)
式中 : U d 为 L C 滤波器输入的 PWM 波的幅值 , 即逆变器直流侧电压源幅值 。 也就有 :
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桥上下交替导通 ， 和 互 为 对 角 的两 个 开 关 管 同时 导 通 ， 一 个
０ 引言
全 桥 变 换 器 已经 成 为 大 功 率 直 流 变 换 器 的 首 选 ， 但 是 变
２ ０ １ ５ 年 第 ４ 期
（ 总第 １ ４ ８期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ０ ＲＭ Ａ Ｔ１ ０Ｎ ＆ ＣｏＭ Ｍ ＵＮ Ｉ ＣＡ ＴＩ ｏＮ Ｓ
２ Ｏ１ ５
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ４ ８ ）
全桥变 换器 双 闭环控制 研 究
董 明 川
（ 中国石油集 团工程设计有 限责任公 司西南分公 司， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
ｒｒ Ｊ ， ｎ Ｒ ７ ’ ／、
ｕｕ Ｗ
＝
…
器（ 蓄 电池 ） 的寿 命 ， 就 需要 限 制 启 动 电流 。
全球最先进 的仿 真软件，可 以用于多领域 的仿真 。与其他的 仿真软件 ， ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 具有 更丰富的原件库和仿真精度 。 在ｓ ａ ｂ ｅ ｒ中
搭建仿真模 型， 找 出产 品可 能存 在 的 问 题 ， 从 而 大 大缩 短 了 研 发 周 期 和 降低 了 研 发 成 本 。
—
置快速恢复 二极管的 Ｉ Ｇ ＢＴ ） 、 四 个快速恢复二极 管 （ Ｉ ＧＢ Ｔ自 带） 、与开关管并联 的四个 电容 （ 开关管本身 的结 电容和与之
并 联 的外 加 吸 收 电容 ） 组成 ， 外 加 一 个 变 压 器 的漏 感 。
。
Ｉ
＋
式 中， Ｃ ＝ ３ ３ ｎ Ｆ ’ Ｕ ｄ ＝ ４ ｏ ０ Ｉ ＝ ９ ． ４ ７ ４ Ａ， 算得 ． Ｌ ≥１ ３ ０ ． ４ ｕ Ｈ。在
摘要 ： 文章根 据一种 实际应用全桥软 开关变换器 电源 ， 对其进 行小信号分析 ， 设计 出双 闭环控制 系统 。 在ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 专业仿真 平 台下 ， 建立 了移相控制的全桥软 开关变换 器模 型 ， 进行 了大量的仿真 ， 验证 了设计的可靠性和 可行型 。 关键 词： 全桥 变换器 ； 双 闭环 ； 小信 号； ｓ ａ ｂ ｅ ｒ ； 软开关
的计 算 死 区时 间 的 公 式 ， 得 到 外 接 电 阻为 ５ ０ ｋ ｆ ￣ 。
般 是 工 作 电流 的 十 几 倍 ｎ 。 。为 了 限制 启 动 电压 和 增 加 用 电 Ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 是美 国Ｓ ｙ ｎ ｏ ｐ ｓ ｙ ｓ 公 司经 营 的 系 统 仿 真 软 件 ， 被 誉 为
Ａ ＝ ４ ． ７ ７ ０ ｃ ｍ’ Ａ ４＝ １ ３ ． ３ ０ ８ ｃ ｍ ， Ｖ＝ ４ ０ ． １ ０ ｃ ｍ ’ 。 选 择 最 大 工 作 磁通为 ２ ０ ０ ０ Ｇ， 设定死 区时间为 ０ ． １ Ｔ， 则 一 个 周 期 内 电 压 加 在 变 压 器 一 侧 的 最 大 时 间为 ０ ． ８ Ｔ 。根据 法 拉第感 应 定律 ：
２ 电源 设计 要 求与 参数计 算
设计要求 ： 输入 电压 Ｖ ｉ ｎ ＝ ４ Ｏ Ｏ Ｖ， 输 出电压 Ｖ ｏ ＝ ４ ８ Ｖ， 输出 电流 Ｉ ｏ ＝ ７ ５ Ａ， 开关频率 ｆ ＝ ８ ０ ｋ Ｈｚ ， 整机效率 ： Ｔ １ ≥９ ５ ％； 电压纹 波系数 ： ≤ ２％。 根据文献 ［ １ ］ 选择 Ｅ Ｃ ７ ０磁芯 ， 具体参数为 ： ４＝ ２ ． ７ ９ ０ ｃ ｍ’ ，
１移 相 全桥 软 开关 基本 原理
该变换器 的每 只开关管具有相 同的脉宽宽度，通 过移相 错位来 实现 电压的有源宽度 ，从而实现稳压 的 目的。 同一桥 臂 的上 下两 个开 关管交替导通 时，关断 的开 关管并联的 电容 充 电， 而要开通 的开关管 并联的 电容放 电， 当要开 通的开关管 到 达 开 通 的 时 间 ， 而 与 之 并 联 的 电容 两 端 的 电压 已经 下 降 到
一
周 期 可 以被 分 为 ８ 个 阶段。这里的死去时间采用 Ｕ Ｃ ３ ８ ７ ５的
压器 的二次侧 的滤波 电路 ，一般都用低损耗 的 Ｌ Ｃ低 通滤波
器 。因为 滤 波 电感 Ｌ 大 ， 使 得 电压 的超 调 量 也 很 大 ， 启 动 电流
一
死区设置脚来完成 ， 本 次设 定失 去时 间为 １ ． ２ ５ ｕ ｓ ， 根据 ＵＣ ３ ８ ７ ５
零， 这 就 是 零 电压 开 通 。 主 电路 拓扑如图 １ 所示 。 该 电路 由四个开关 Ｑ１ 一Ｑ ４ （ 内
＇ － ￣２ ） ｘ ｌ ０ ，
考虑 一定 的安全 余量 ， 取为 ２ ９ 匝 ＝ ， 取 次 级 侧 为 ６ 匝 。
在滞后桥 臂的开关过程 中 ， 变压器次级绕组是短路 的，
的电压丢失 的问题 。这样对变压器 的体积 和散热带来 了一些 图 １ 移相全桥 开关变换 主 电路 挑战 ， 所 以就需要一种新型 的方案来解决这个 问题 。 文献 ［ ５ ］ 提出 了一个方案来解决上述遇到 的问题 ， 就是在 滞后桥臂 中加入 一个 由电容和 电感组成的辅助 电路 ，利用 电
变换器被分为两部分 ： 一部分是初级 电流 ， 逐渐 改变流通方向， 由逆变桥提供流通 路径 ； 另一部分是负载 电流 ， 由整流桥提供 续流 回路 ， 与变压器初级侧没有关系 。此刻为实现 Ｚ ＶＳ提供
能 量 的 只 能是 谐 振 电感 ， 必 须 满 足 下式 ：
三 — ２ Ｃ Ｕ２
滞后桥臂 的开关过程 中， 滤波 电感 Ｌ ｏ是 不参 与谐振 的， 所 以
Ｒ
只有变压器的漏感参加谐振 ， 要 想实现 Ｚ ＶＳ 软开 关， 就必须加
入 大 电感 。随 着 一 次侧 电感 的 加 大 ， 电路 的 占空 比丢 失 也 会 越来越大 ， 就 需 要 提 高 变 压 器 的变 比 ， 来 弥 补 占空 比丢 失 产 生