DAB变换器控制系统仿真设计资源-CSDN文库

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技术交流

本文根据DAB双有源桥变换器有关电路仿真拓扑基本结构，了解

其电路工作原理，以此依据推导设计出DAB双有源桥变换器小信号模

型，在Matlab/Simulink软件中，搭建了以单移相调制的DAB双有源桥变

换器仿真控制算法模型，用电压闭环控制来真实观察其输出电压、负

载电流以及额定输出功率等信号波形，实现了输入电压DC400V，输

出电压DC48V，功率500W以及输出电压误差≤1%的技术指标要求。

1 DAB双有源桥变换器的数学模型

1.1 工作原理

DAB

双有源桥变换器由前后两级构成，前后都是H全桥电路，

中间由变压器连接，并在左侧全桥电路输出端串联电感，DAB双有

源桥变换器拓扑结构如图1所示

。

（3）

对电流

i

1

、

i

2

在施加扰动于静态工作点附近，这样就得到了

DAB小信号模型：

（4）

对式（2.3）进行高等数学计算，得到：

（5）

（6）

（7）

（8）

根据上述公式即可得出DAB双有源桥变换器的等效电路图，如

图3所示。

图3 DAB双有源桥变换器等效电路

从图3可知，传递函数

G

vd

以及

G

vi

分别为：

（9）

（10）

1.3 仿真参数（见表1）

2 搭建仿真控制算法模型

2.1 闭环传递函数和控制框图

为了输出电压保持长久稳定，采用设计合适的控制器

H

(

s

)来调节

动态输出控制量相移角

δ

的大小。本文采用如图4所示的控制框图进

行控制，采用这种控制框图可以获得稳定的输出电压和输出功率。

前向输入通道的传递函数

H

(

s

)

G

(

s

)应该同时满足两个基本条件，

这是为了实现单环控制器效率的提高和控制系统性能的提升，这是

由经典单闭环控制系统理论的研究表明得到的：

（1）较大的截止频率（大于穿越截止频率）——并具备快速的

截止暂态自动响应；

（2）低频信号的高增益，将稳态误差降至最低。

控制器模型

H

(

s

)的模型在设计过程中需要考虑一级功率电路和

二级控制器

G

(

s

)的动态信号特性模型的描述方程，也就是双有源桥

DC-DC变换器的小功率信号控制器模型。

DAB变换器控制系统仿真设计

北方工业大学电气与控制工程学院王鹏魏耀全

图1 DAB双有源全桥变换器原理图

图2 DAB变换器单移相控制工作原理波形

图1中：

V

1

和

V

2

分别

为输入和输出侧电压源，

C

1

为前级电路直流滤波电

容，

C

2

为后级直流滤波电

容。DAB变换器前后两

级的电路是对称全桥结

构。为了控制功率传输的

方向和大小，通过控制

开关管

S

1

-

S

8

并施加适当的

脉冲，可以交替打开和

关闭开关，这样就可以

实现双向能量传输。

1.2 数学模型

忽略电路损耗，考虑前级的瞬时功率和后级瞬时功率等同，有

以下方程式：

（1）

式中：

v

1

是

V

1

的瞬时值；

v

2

是

V

2

的瞬时值。

DAB双有源变换器的输入功率得到：

（2）

式中：

d = t

o

/T

为占空比；

t

o

如图2中所示。

则电流

i

1

、

i

2

分别为：

DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2021.01.075

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caixinlin

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