半桥DC_DC变换器的建模和控制

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1、第42卷第10期电力电子技术Vol.42，No.102008年10月PowerElectronicsOctober，2008电动汽车对称半桥DC/DC变换器的建模和控制王成悦，张兴，杨淑英，谢震（合肥工业大学，安徽合肥230009）摘要：针对对称双半桥双向DC/DC变换器在燃料电池电动汽车中的应用问题，通过状态空间平均法得出其动态小信号模型，构建了双闭环系统控制结构，并推导了其传递函数。在此基础上进行了电流内环和电压外环的设计和校正，通过仿真和实验验证了理论分析和设计的有效性。关键词：变换器；电动汽车/移相控制；小信号模型中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-100X（

2、2008）10-0027-04ModelingandControlofSymmetricalDualHalfBridgeBidirectionalDC-DCConverterintheElectricVehiclesWANGCheng-yue，ZHANGXing，YANGShu-ying，XIEZhen（HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China）Abstract：ThedynamicsmallsignalmodelofsymmetricaldualhalfbridgebidirectionalDC-DCconverterisderive

3、dutiliz-ingthestate-spaceaveragedmethod，aimingatitsapplicationprobleminthefuelcellelectricvehicles，andthedualclose-loopsystemcontroldiagramaswellastheassociatedtransferfunctionarealsoproposed.Basedontheseworks，designandcorrectionofcurrentinnerloopandvoltageouterloopareimplemented，andtheanalysisa

4、nddesignvalidationareveri-fiedthroughthesimulationandexperiment.Keywords：converter；electricvehicle/phase-shiftcontrol；smallsignalmodel1引言压器两侧在一个开关周期内的理想电压和电流波燃料电池电动车由于清洁无污染，被公认为21形。此处，电压和电流都被折算到变压器初级。该变世纪最理想的电动汽车（EV）。由于燃料电池无能量换器采用移相控制方式，其低压和高压侧的两个电存储功能，因此需要一个较大功率的双向DC/DC变压型半桥逆变电路在变压器初级和次级生成了两换器，

5、将它与车载蓄电池等辅助储能系统连接，以便个方波电压ur1和ur2，通过改变ur1，ur2之间的移相于在汽车启动/加速时提供辅助功率，并且在制动时角准，即可改变变换器所传输的能量大小。使能量回馈。它对保证冷启动和负荷平衡可起到关键性作用，因此成为近年来研究的热点。提出了一种新型对称双半桥隔离式DC/DC变换器[1]，其结构和控制方法均简单，无需通过辅助电路就能实现软开关。然而，由于该变换器控制系统的图1燃料电池驱动的牵引电机系统阶数增加，因此给电路的分析和设计带来了难度。在双半桥DC/DC变换器状态空间平均模型[2]的基础上，推导出了适合于正向和反向模式的动态小信号模型及其等效电路，依次

6、得出了相关传递函数和双闭环系统控制框图，并在此基础上通过补偿网络分别对电流内环和电压外环进行了设计和校正。在仿真验证理论分析和设计有效性的基础上，研制了基于TMS320LF2407型DSP的双半桥DC/DC变换器实验平台，并进行了相应的实验验证。2电路工作原理和小信号模型图1示出燃料电池驱动的电机系统；图2示出对称半桥双向DC/DC变换器的主电路拓扑及其变定稿日期：2008-09-13图2变换器主电路拓扑和变压器两侧电压和电流波形作者简介：王成悦（1983-），男，安徽宿州人，硕士研究生，研究方向为电工理论与新技术。当汽车启动和加速时，准为正，电路工作在升压27第42卷第10期电力电子

7、技术Vol.42，No.102008年10月PowerElectronicsOctober，2008（Boost）模式，蓄电池将电能由低压侧传送到高压侧，向负载Rs提供能量；②当运行于Buck模式时：K2和使高压侧电压在燃料电池发出功率之前保持为预定K4闭合，K1和K3断开，电源Us向负载Rb提供能。值；在刹车制动阶段，准为负，电路工作在降压（Buck）模式，功率从高压侧流向低压侧，从而使蓄电池吸收回馈的能量。由图2b可见，双半桥DC/DC变换