[發明專利]直流微電網儲能接口變換器并聯的控制電路及控制方法

有效

• 申請號: 201510344463.4
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104953580B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 支娜;張輝;鄭航;譚樹成;楊甲甲
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/335
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于變換器并聯控制技術領域，具體涉及一種直流微電網儲能接口變換器并聯的控制電路，本發明還涉及直流微電網儲能接口變換器并聯的控制方法。

背景技術

在當前情況下，功率器件無法在短期內取得電壓和功率上的突破，單臺儲能接口變換器無法滿足當前直流微電網中大功率儲能接口變換器的需求，基于這種原因，采用多臺變換器并聯是提升儲能接口變換器輸出功率的一種很重要的實現方案。

在儲能接口變換器并聯的相關研究內容中，各個儲能模塊的功率分配問題具有突出的重要性。如果分配負載功率不合理，儲能接口變換器可能長時間工作于過載或輕載，導致儲能接口變換器的可靠性和工作效率的降低。

目前，有關并聯儲能接口變換器功率分配的研究已經取得一定的研究成果，主要集中在并聯儲能接口變換器的均流控制方面，現階段的均流控制方案基本上分為兩種類型：有均流母線控制法和無均流母線控制法。

有均流母線控制法，通過在各變換器之間連接一條均流母線，達到各個模塊獲取均流信號的目的，但這降低了系統的可靠性。根據均流信號的種類，可將有均流母線控制法分為平均電流法、最大電流法和主從均流法。

無均流母線控制法不需要在各變換器控制之間增加均流母線，提高了并聯系統的可靠性。當前應用的DC/DC變換器并聯無均流母線控制方法可以分為輸出特性下垂控制法和基于頻率的均流控制法等。其中輸出特性下垂控制法實現方法簡單，但犧牲了變換器的輸出外特性，輸出端電壓不能達到指令值。基于頻率的均流控制法所有儲能模塊通過一根均流母線相互連接，這實際上降低了系統的可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流微電網儲能接口變換器并聯的控制電路，解決了現有技術中存在的直流微電網系統可靠性差且控制精度不高的問題。

本發明的另一目的是提供直流微電網儲能接口變換器并聯的控制方法。

本發明所采用的第一技術方案是，直流微電網儲能接口變換器并聯的控制電路，包括若干依次并聯的儲能模塊，每個儲能模塊均對應連接一個儲能接口變換器，若干儲能接口變換器均連接至直流母線上面，直流母線后接直流負載，若干依次并聯的儲能模塊還均連接至SOC檢測裝置，每個儲能接口變換器相應連接一個儲能模塊控制器，儲能模塊控制器又與直流母線和上層控制器連接，SOC檢測裝置和上層控制器又均連接至CAN總線。

本發明第一技術方案的特點還在于，

儲能模塊控制器具體結構為：包括連接在直流母線上的電壓霍爾傳感器，電壓霍爾傳感器又依次與頻率估計單元、電壓補償單元、電壓控制器、交流擾動產生單元、電流控制器、PWM控制及驅動單元連接，PWM控制及驅動單元連接至儲能接口變換器，電壓霍爾傳感器同時還與電壓控制器連接，電壓控制器同時還與電流控制器連接，交流擾動產生單元同時還與電壓補償單元連接，電流控制器還連接至上層控制器。

頻率估計單元具體結構為：包括帶通濾波器，帶通濾波器依次與頻寬和增益受限的微分器、有效值轉換電路和除法器連接，帶通濾波器還依次與有效值轉換電路和除法器連接。

交流擾動產生單元通過XR2206函數發生器實現功能。

上層控制器基于TMS320F28335芯片作為控制芯片，通過CAN總線將檢測的各儲能模塊的SOC數據傳送至上層控制器并進行處理。

本發明所采用的第二技術方案是，直流微電網儲能接口變換器并聯的控制方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、通過CAN總線將檢測的各儲能模塊的SOC數據傳送至上層控制器，如果儲能模塊的SOC值小于20％或者SOC值大于90％，則上層控制器會封鎖此儲能模塊對應的儲能模塊控制器；

步驟2、確定步驟1中參與工作的儲能模塊的個數，并依次從1號開始編號至n號，計算步驟1中經檢測SOC值介于20％～90％之間的儲能模塊的SOC值的不平衡度ε；

步驟3、構建步驟2中SOC值介于20％～90％之間的儲能模塊的SOC值不平衡度矩陣A，將不平衡度矩陣A中的元素aij與設定的不平衡度閾值ε_max相比，設不平衡度閾值ε_max＝2％，如果不平衡度矩陣A中有元素元素aij>ε_max，則使用上層控制器控制法，否則，使用基于頻率的無母線均流控制法；