单级AC-DC DAB的仿真 2
目录
前言
理论
仿真
1.优化函数fmincon构建
2. 仿真验证
3.效果演示
结论
前言
前面实现了一个单极的AC-DC DAB的仿真，采用定频的方式控制，这样带来的问题就是谐振电感电流会很大。3.3KW最高可能会冲到80A以上甚至100A，降低频率或者减小电感感量能降低谐振电流，但是输出能力会因此受影响，不能满足OBC这类应用的额定3.3KW甚至6.6KW的输出。因此应用场景有限。单级AC-DC DAB的仿真 1-CSDN博客
经过找查相关的论文文献，最后通过仿真验证基于如下拓扑的单极DAB，可以通过改变控制策略为双移相+变频（ dual-phase-shift (DPS) and Variable-frequency (VF)）控制实现更ZVS和更小的谐振电流。
理论
如下图是一个开关周期原副边电压和谐振电流，控制需要输出三个变量分别是：theta56,theta34和开关频率。
传统的控制器闭环后一般只输出一个控制变量，三个控制量给控制系统带来了很大的挑战。基于参考文献提供的方法，通过matlab的fmincon工具箱实现最优控制变量的寻优计算。如下图所示，基于实际的硬件参数，通过对ZVS，P(t)和Ppfc(t)的计算公式完成约束函数。再通过导通损耗，开关损耗，变压器损耗完成目标函数构建。
最后通过fmincon函数就可以输出得到类似的1/2电网频率的三个控制变量曲线。最后再套一个电压环实现目标输出电压的控制。
仿真
1.优化函数fmincon构建
论文没有描述如何构建fmincon的优化函数，这里可以根据matlab提供的参考文档进行使用，尤其需要注意迭代次数，容差还有初始的猜测值等参数。如下图是满载工况下寻优得到的最优解。
调试过程中可以输出最优解对应的目标函数最终值，查看约束条件的收敛情况等辅助完成最优解的计算。
根据实际工况得到不同输入电流，输出电压等信息生成最优解的表格。
2. 仿真验证
功率部分建模
在最优解的基础上增加电压外环，实现输出电压的控制。这里为了简直，直接对于不同的输入电流针对400V的输出做优化，生成了一个全范围的表格，通过查表及电压外环实现系统控制。
3.效果演示
输入电压：单相ACrms220V@50Hz
输出电压：350V-400V
负载RL：24.2424R 带载启动
输出功率：6.6KW
参考电压和输出电压
蓝色给定参考电压，黄色为单极DAB的输出电压，350V到目标400V都能跟随。
PF:启动的时候PF会差一些，闭环后PF接近0.9998,输出功率6.69KW.
相电流
蓝色为方便和相电流进行对比按照一定比例缩小的相电压波形，黄色为启动到闭环控制，改变参考电压过程的电流波形。
放大后
通过FFT进行分析
ITHD为1.35%远远小于国标。
谐振电流（红色）：
启动过程
最大功率处6.6KW不超过70A，启动过程谐振电流小于40A可调。
结论
通过仿真验证，单极双有源桥拓扑在双移相+变频控制的策略下，6.6KW的输出功率下，谐振电感电流有明显降低，有一定的实用性。且相比于传统PFC单极的拓扑可以直接带载启动。