技术领域
[0001] 本
发明涉及DAB变换器技术领域，尤其涉及一种DAB变换器的直流偏 置的抑制方法、装置及存储介质。
背景技术
[0002] 现有的双向有源桥(Dual Active Bridge，以下简称DAB)双向DC(Direct Current，直流电)-DC变换器在传统单移相控制下的暂态响应，发现会引起 电感
电流的直流偏置，造成高频
变压器电流
波形不对称，严重时会引起变压 器的
铁芯单方向深度饱和，增大损耗，损坏
开关管，影响DAB变换器的工作 可靠性。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种DAB变换器的直流偏置的抑制方法、装置及存储介质， 其主要目的在于针对DAB变换器在传统的移相控制下的暂态特性，提出了一 种在功率传输换向下的控制方法，该控制方法可以快速的消除直流偏置，减 小暂态持续时间，使变换器从一个稳态平稳的过渡到另一个稳态。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种DAB(Dual Active Bridge，双向有源 桥)变换器的直流偏置的抑制方法，所述方法包括：
[0005] 获取DAB暂态过程的前一稳态的两全桥之间的第一外移相
角；其中，所 述两全桥分别输出第一方波和第二方波，所述第一方波和第二方波之间的相 位差值是所述第一外移相角；
[0006] 当进入DAB暂态过程时，分别改变所述第一方波和第二方波的脉宽；
[0007] 根据改变脉宽后的第一方波和第二方波，获取移相角；其中，改变脉宽 后的第一方波和第二方波之间的
相位差值为所述移相角；获取DAB暂态过程 的后一稳态的两全桥之间的第二外移相角。
[0008] 可选地，所述当进入DAB暂态过程时，分别改变所述第一方波和第二方 波的脉宽包括：
[0009] 判断第一方波是否超前第二方波；
[0010] 如果超前，若使第一方波滞后第二方波，则增加第一方波的脉宽、且减 小第二方波的脉宽；
[0011] 如果不超前，若使第一方波超前第二方波，则减小第一方波的脉宽、且 增加第二方波的脉宽。
[0012] 可选地，所述分别改变所述第一方波和第二方波的脉宽包括：
[0013] 所述暂态过程包括第一暂态过程：在第一暂态过程中，不调整第二方波 vCD的脉宽，此时vCD=T；调整第一方波vAB的脉宽，使vAB的脉宽从T变为Th1， 其中，T表示第一全桥和第二全桥的开关的半个周期，Th1＝(1+D1-D3)T， D1表示第一外移相角，D3表示第一暂态结束后vCD与vAB脉宽的
相位差值；
[0014] 可选地，所述暂态过程还包括第二暂态过程，所述分别改变所述第一方 波和第二方波的脉宽还包括：
[0015] 调整第一方波vAB的脉宽，使vAB的脉宽从T变为Th2，其中，Th2＝ (1+D3)T；同时调整第二方波vCD的脉宽、使得vCD＝Ts；
[0016] 其中，Ts＝(1+D2)T， D2表示第二暂态结束后vCD与 vAB脉宽的相位差值， N为变压器原边和副边的比值。
[0017] 可选地，所述获取DAB暂态过程的前一稳态的两全桥之间的第一外移相 角包括：
[0018] 获取两个全桥的交流输出均为50％占空比的方波。
[0019] 可选地，所述获取DAB暂态过程的前一稳态的两全桥之间的第一外移相 角包括：
[0020] 获取单移相控制下的DAB暂态过程的前一稳态的两全桥之间的第一外移 相角。
[0021] 可选地，所述暂态过程持续时间为一个开关周期，所述一个开关周期为 2T；其中，T表示第一全桥和第二全桥的开关的半个周期。
[0022] 为实现上述目的，本发明还提供一种DAB变换器的直流偏置的抑制装置， 其特征在于，所述装置包括
存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述 处理器上运行的DAB变换器的直流偏置的抑制程序，所述DAB变换器的直 流偏置的抑制程序被所述处理器执行时实现上述DAB变换器的直流偏置的抑 制方法的步骤。
[0023] 为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有 DAB变换器的直流偏置的抑制程序，所述DAB变换器的直流偏置的抑制程 序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述DAB变换器的直流偏置的抑制 方法的步骤。
[0024] 本发明提出的技术方案，其主要目的在于通过在前一个稳态后的暂态过 程时，通过改变两方波的脉宽，从而直接使功率传输方向和/或大小发生改变， 从而消除在传统单移相下暂态过程产生的直流偏置。
附图说明
[0025] 图1为本发明一
实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法的步骤 流程示意图；
[0026] 图2为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法中各元 件的电流与时间关系的示意图；
[0027] 图3为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法的
电路 拓扑图；
[0028] 图4为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制装置的示意 图；
[0029] 图5为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法中第一 方波和第二方波的外移相角从18°变为-54°的实验波形示意图；
[0030] 图6为图5的折线图；
[0031] 图7为为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法中第 一方波和第二方波的外移相角从-54°变为18°的实验波形示意图；
[0032] 图8为图7的折线图。
具体实施方式
[0033] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0034] 请一并参阅图1和图2，图1为本发明提供一种双向有源桥(Dual Active Bridge，DAB)变换器的直流偏置的抑制方法，图2为第一全桥、第二全桥、 电感的电流值随时间变化的曲线示意图，其中，Idc表示直流偏置量；所述DAB 变换器的直流偏置的抑制方法基于单移相控制下，所述DAB变换器的直流偏 置的抑制方法包括：
[0035] 步骤S10：获取DAB暂态过程的前一稳态的两全桥之间的第一外移相角； 其中，所述两全桥分别输出第一方波和第二方波，所述第一方波和第二方波 之间的相位差值是所述第一外移相角；可选地，所述获取DAB暂态过程的前 一稳态的两全桥之间的第一外移相角包括：获取单移相控制下的DAB暂态过 程的前一稳态的两全桥之间的第一外移相角，其中，单移相控制指的是单极 性移相控制，该单极性移相控制即采用单极性单调制波的控制。
[0036] 具体地，所述前一稳态的两个全桥的外移相角是指前一稳态的两个全桥 的交流输出均为50％占空比的方波，其中，第一全桥的交流输出的方波为所述 第一方波vAB，第二全桥的交流输出的方波为所述第二方波vCD；所述第一方 波vAB和所述第二方波vCD之间的相位差值为所述第一外移相角D1，在本实施 例中，描述的是其中D1＞0，也就是方波vAB超前方波vCD一个外移相角的情 况，在此情况下，若使第一方波滞后第二方波，则增加第一方波的脉宽、且 减小第二方波的脉宽；另外应当指出的是，在本实施例中，也可以是D1＜0的 情况，也就是方波vAB滞后方波vCD一个外移相角，在此情况下，若使第一方 波超前第二方波，则减小第一方波的脉宽、且增加第二方波的脉宽，所述双 向有源桥变换器的直流偏置的抑制方法也同样适用于其中D1＜0的情况，这两 种情况的不同仅仅在于相位差值为正值或者负值。
[0037] 步骤S20：当进入DAB暂态过程时，分别改变所述第一方波和第二方波 的脉宽；
[0038] 具体地，暂态过程包括第一暂态过程和第二暂态过程：
[0039] 在第一暂态过程中，不调整第二方波vCD的脉宽，此时vCD＝T；调整第 一方波vAB的脉宽，使vAB的脉宽从T变为Th1，也就是使vAB滞后vCD一个位移 相角D3，其中Th1＝(1+D1-D3)T，T表示第一全桥和第二全桥的开关的半 个周期，D3表示第一暂态结束后vCD与vAB脉宽的相位差值，且D3＞0；
[0040] 在第二暂态过程中，调整第一方波vAB的脉宽，使vAB的脉宽从T变为Th2， 其中，Th2＝(1+D3)T；同时调整第二方波vCD的脉宽、使得vCD＝Ts，其中 Ts＝(1+D2)T，D2表示第二暂态结束后vCD与vAB脉宽的相位差值；
[0041] 另外应当指出的是，在第一暂态过程中， N为变压器原边和副边的比值；
[0042] 具体地，所述暂态过程持续时间为一个开关周期，所述一个开关周期为 2T。
[0043] 步骤S30：根据改变脉宽后的第一方波和第二方波，获取移相角。其中， 改变脉宽后的第一方波和第二方波之间的相位差值为所述移相角D2；
[0044] 具体地，通过计算第一方波vAB与第二方波vCD之间的相位差值，也就是 第一暂态过程中和第二暂态过程第一方波vAB与第二方波vCD之间的相位差值， 得出vAB滞后vCD一个移相角D2，其中，D2＜0。
[0045] 步骤S40：获取DAB暂态过程的后一稳态的两全桥之间的第二外移相角；
[0046] 具体地，DAB暂态过程的后一稳态的两全桥的两个方波没有改变，所以 DAB暂态过程的后一稳态的两全桥之间的第二外移相角与移相角D2相等。
[0047] 请再参阅图2，图2为为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置 的抑制方法中各元件的电流与时间关系的示意图；其中，t0为vCD前一个稳态 结束时间,t1为vCD第一暂态的结束时间，t2为vAB第一暂态的结束时间，t3为 vCD第一暂态的结束时间，另外应当指出的是：直流偏置量Idc为横向直线，代 表使用DAB变换器的直流偏置的抑制方法消除了暂态偏置，即消除了在传统 单移相下暂态过程产生的直流偏置。
[0048] 请参看图3，图3表示的是使用DAB变换器的直流偏置的抑制方法的电 路拓扑结构图，其中，第一全桥包括电源V1、电容CDC1、电感L、开关Q1、 开关Q2、开关Q3、开关Q4、
二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管 D4以及变压器r，电源V1的第一极与电容CDC1的第一极、开关Q1的输入端、 二极管D1的
阴极、开关Q3的输入端、二极管D3的阴极电连接，开关Q1 的输出端、二极管D1的
阳极电连接
节点A，节点A还电连接开关Q2的输入 端，二极管D2的阴极、电感L的第一极，电感L的第二极电连接变压器r 原边的第一极，开关Q3的输出端、二极管D3的阳极电连接节点B，节点B 还电连接开关Q4的输入端、二极管D4的阴极、变压器r原边的第二极，开 关Q2的输出端、开关Q4的输出端、二极管D2的阳极、电容CDC1的第二极 以及二极管D4的阳极电连接电源V1的第二极；另外应当指出的是，vAB是 节点A与B之间的
电压；
[0049] 第二全桥包括电源V2、电容CDC2、开关Q5、开关Q6、开关Q7、二极管 D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8以及开关Q8，电源V2的第一极与 电容CDC2的第一极、二极管D7的阴极、二极管D5的阴极、开关Q5的输入 端以及开关Q7的输入端电连接，所述二极管D5的阳极和开关Q5的输出端 电连接节点C，所述节点C还电连接变压器r副边的第一极、开关Q6的输入 端以及二极管D6的阴极，所述二极管D7的阳极和开关Q7的输出端电连接 节点D，节点D还电连接变压器r副边的第二极、开关Q8的输入端以及二极 管D8的阴极，开关Q6的输出端、二极管D6的阳极、开关Q8的输出端、二 极管D8的阳极以及电容CDC2的第二极电连接电源V2的第二极。
[0050] 为实现上述目的，本发明还提供一种DAB变换器的直流偏置的抑制装置， 其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述 处理器上运行的DAB变换器的直流偏置的抑制程序，所述DAB变换器的直 流偏置的抑制程序被所述处理器执行时实现上述DAB变换器的直流偏置的抑 制方法的步骤。
[0051] 请参看图4，本发明实施例第二方面提供了一种DAB变换器的直流偏置 的抑制装置，参照图4所示，为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏 置的抑制装置的内部结构示意图。
[0052] 在本实施例中，DAB变换器的直流偏置的抑制装置可以是PC(Personal Computer，个人电脑)，也可以是智能手机、
平板电脑、便携计算机等终端设 备。该DAB变换器的直流偏置的抑制装置至少包括存储器11、处理器12， 通信总线13，以及网络
接口14。
[0053] 其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质 包括闪存、
硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁 性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是DAB变换器的 直流偏置的抑制装置的内部存储单元，例如该DAB变换器的直流偏置的抑制 装置的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是DAB变换器的直流偏置 的抑制装置的外部存储设备，例如DAB变换器的直流偏置的抑制装置上配备 的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital, SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器11还可以既包括DAB 变换器的直流偏置的抑制装置的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于DAB变换器的直流偏置的抑制装置的应用
软件 及各类数据，例如DAB变换器的直流偏置的抑制程序的代码等，还可以用于 暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0054] 处理器12在一些实施例中可以是一
中央处理器(Central Processing Unit, CPU)、
控制器、
微控制器、
微处理器或其他
数据处理芯片，用于运行存储器 11中存储的程序代码或处理数据，例如执行DAB变换器的直流偏置的抑制程 序等。
[0055] 通信总线13用于实现这些组件之间的连接通信。
[0056] 网络接口14可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)， 通常用于在该DAB变换器的直流偏置的抑制装置与其他
电子设备之间建立通 信连接。
[0057] 可选地，该DAB变换器的直流偏置的抑制装置还可以包括用户接口，用 户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如
键盘(Keyboard)，可选的 用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中， 显示器可以是LED显示器、
液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED (Organic Light-Emitting Diode，
有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器 也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在DAB变换器的直流偏置的 抑制装置中处理的信息以及用于显示
可视化的
用户界面。
[0058] 图4仅示出了具有组件11-14以及DAB变换器的直流偏置的抑制程序的 DAB变换器的直流偏置的抑制装置，本领域技术人员可以理解的是，图4示 出的结构并不构成对DAB变换器的直流偏置的抑制装置的限定，可以包括比 图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0059] 在图4所示的DAB变换器的直流偏置的抑制装置实施例中，存储器11 中存储有DAB变换器的直流偏置的抑制程序；处理器12执行存储器11中存 储的DAB变换器的直流偏置的抑制程序时实现上述DAB变换器的直流偏置 的抑制方法的步骤。
[0060] 为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有 DAB变换器的直流偏置的抑制程序，所述DAB变换器的直流偏置的抑制程 序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述DAB变换器的直流偏置的抑制 方法的步骤。
[0061] 请一并参看图3、图5至图8，图5至图8中，横坐标均表示时间，纵坐 标表示电压值或电流值，其中，纵坐标中1表示vAB，纵坐标每一格代表100V； 2表示电感电流，纵坐标每一格表示2.00A；3表示第二方波vCD，纵坐标每 一格代表100V；图5为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑 制方法中第一方波和第二方波的外移相角从18°变为-54°的实验波形示意图；
[0062] 图6为图5的折线图；图5和图6为前一个稳态中，vAB滞后vCD的相位差值 为18°，经过DAB变换器的直流偏置的抑制方法的暂态过程调整后，vAB超前 vCD的相位差值为-54°，其中，在本次实验中，V1＝V2＝60V，Cdc1＝Cdc2＝470uF， L＝200uH，
频率f＝20KHz。
[0063] 图7为为本发明一实施例提供的DAB变换器的直流偏置的抑制方法中第 一方波和第二方波的外移相角从18°变为-54°的实验波形示意图；图8为图7 的折线图，图5和图6为前一个稳态中，vAB超前vCD的相位差值为-54°，经过 DAB变换器的直流偏置的抑制方法的暂态过程调整后，vAB滞后vCD的相位差 值为18°，其中，在本次实验中，V1＝V2＝60V，Cdc1＝Cdc2＝470uF，L＝200uH， 频率f＝20KHz；由此可见，DAB变换器的直流偏置的抑制方法适合前一个稳 态中vAB滞后vCD的情况以及vAB超前vCD的情况。
[0064] 需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的 优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、 装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包 括一……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方 法中还存在另外的相同要素。
[0065] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用
硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对
现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、 磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，
服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0066] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是 利用本发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
