(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211258692.0 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 盐城工学院 地址 224051 江苏省盐城市希望大道中路1 号 (72)发明人 蒋冬梅　张春富　徐苏东　王锦程　 阚加荣　彭思敏　陈小海　 (51)Int.Cl. H02J 7/00(2006.01) H02M 7/219(2006.01) H02M 1/088(2006.01) H02M 1/32(2007.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心 抗饱和算法 (57)摘要 基于移相+直流量控制的有源半桥均衡器 中， 由于半桥变换器输出电压中含有直流分量， 造成变压器铁心 磁化曲线不对称运行， 情况恶劣 时， 变压器铁心 磁饱和将造成均衡器不能正常运 行。 为此， 本发明公开一种基于移相+直流量控制 均衡器的变压器铁心抗饱和算法， 根据电路运行 参数估算变压器铁心的最大磁感应强度， 根据最 大磁感应强度是否在合理范围内， 决定是否改变 每个半桥变换器的占空比， 并重新估算最大磁感 应强度， 直至达到合理的范围为止。 本发明解决 了基于移相+直流量控制的有源半桥均衡器中变 压器铁心饱和运行带来的不利情况， 保证了基于 移相+直流量控制的有源半桥均衡器的安全运 行。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115528776 A 2022.12.27 CN 115528776 A 1.一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法， 该方法的实现基于有 源半桥锂电池均衡器， 所述有源半桥锂电池均衡器包括n个有源半桥变换器， 一个具有n个 绕组的变压器； 第i(i＝1,2, …n)有源半桥变换器中包含2个被均衡的锂电池单元Bi1与Bi2、 2个开关管Si1与Si2； 所述锂电池单元Bi1与Bi2的电压为UBi1与UBi2； 其特征在于， 该方法包括如 下步骤： S1.实时检测每 个锂电池单 元的电压UBi1与UBi2(i＝1,2,…n)； S2.根据移相+直流量控制策略得到每个有源半桥变换器的两个控制量， 即移相比Φi与 占空比Di； S3.根据式(a)， 求得变压器铁心的最大磁感应强度Bm； 式(a)中变压器n个绕组的匝数相等， 均等于N； Lm为变压器的励 磁电感感值； Ts为均衡器 的开关周期； R为变压器的线圈等效阻抗； Ae为变压器铁心截面积； Ai＝0.5(UBi1+UBi2)； S4.判别Bm与0.5Bs的关系， 其中Bs为变压器铁心的饱和磁感应强度； 如Bm≥0.5Bs， 则跳 转到步骤S5； 如 Bm<0.5Bs， 则跳转到步骤S6； S5.优化半桥变换器的占空比为Di＝kDi， 新得到的占空比Di替换原有占空比的值； S6.根据占空比的大小Di与移相比Φi调制有源半桥变换器的调制信号。 2.一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法， 其特征在于， 建立了变 压器铁心磁感应强度的数学模型， 通过优化占空比， 使得变压器铁心 运行在线性范围内， 避 免了变压器因有源半桥输出电压中的直流量造成的饱和， 提升了基于移相+直流量控制有 源半桥均衡 器的性能。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115528776 A 2基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法 技术领域 [0001]本发明涉及一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法， 属于电 力电子变换器控制领域。 背景技术 [0002]近年来， 锂电池在航空、 航天、 智能微电网储能系统、 电动汽车动力电池等领域获 得了广泛的应用。 为获得足够高的电压与足够的容量， 需要将锂电池单体串联成为锂电池 包以后再使用。 由于电池单体间特性存在差异， 在多次充放电以后， 各串联的锂电池单体出 现荷电状态(SOC)以及电压不一致的情况， 长期运行会出现过充电与过放电， 对电池单体的 寿命、 容量以及安全将产生不利影响。 SOC差异通常反映在单体电压存在差异， 因此电压均 衡功能是串联使用的锂电池 包必须具备的功能。 [0003]近年来研究人员对双有源半桥均衡器进行了研究， 其通过一个高频变压器耦合原 副边两侧的4个单体， 该方案电路结构简单， 成本为 目前所有方案中最低， 但采用的是占空 比固定的开环控制， 变压器原副边之间的能量转移较小， 造成均衡速度极慢， 且工作频率只 有在很低的情况下运行效果方可接受， 导致变压器体积重量偏大。 为克服这一问题， 研究人 员提出在半桥之间采用移相控制策略， 可以在提升开关频率的基础上， 保证快速均衡的效 果， 但仅能实现半桥间电池单元能量的快速转移， 对半桥内单元仍处于开环控制状态， 未能 保证所有电池单元 的快速均衡。 在移相控制的基础上， 研究人员继续开发了半桥输出电压 直流量可调节的控制策略， 实现了均衡器中所有锂电池单元 的快速均衡， 但是半桥变换器 输出的直 流电压作用于变压器绕组易造成变压器铁心饱和， 将导 致均衡器无法正常运行。 [0004]因此， 在采用易于实现、 低成本的有源半桥锂电池均衡器的基础上， 采用移相控制 与直流量调节实现所有锂电池单元快速均衡后， 需要确保均衡器中变压器铁心不饱和， 本 方案由此产生。 发明内容 [0005]发明目的： 针对有源半桥锂电池均衡器采用移相控制与直流量控制策略实施以 后， 变压器铁心 容易发生饱和的现象， 本发明提出一种基于移相+直流量控制均衡器的变压 器铁心抗饱和算法。 [0006]技术方案： 一种基于移相+直流量控制均衡器的变压器铁心抗饱和算法， 该方法的 实现基于有源半桥锂电池均衡器， 所述有源半桥锂电池均衡器包括n个有源半桥变换器， 一 个具有n个绕组的变压器； 第i(i＝1,2, …n)有源半桥变换器中包含2个被均衡的锂电池单 元Bi1与Bi2、 2个开关管Si1与Si2； 所述锂电池单元Bi1与Bi2的电压为UBi1与UBi2； 该方法包括如 下步骤： [0007]S1.实时检测每 个锂电池单 元的电压UBi1与UBi2(i＝1,2,…n)； [0008]S2.根据移相+直流量控制策略得到每个有源半桥变换器的两个控制量， 即移相比 Φi与占空比Di；说　明　书 1/5 页 3 CN 115528776 A 3