[發明專利]一種用于兩模塊DC?DC變換器并聯的均流控制系統及方法

有效

• 申請號: 201510411610.5
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN104993706B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 王玉斌;李厚芝;林意斐
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，涉及DC-DC變換器領域的兩模塊輸入并聯輸出并聯的相關技術，尤其涉及DC-DC變換器的無電流互感器的并聯均流技術。

背景技術

隨著科學技術的發展，大容量電源系統得到越來越廣泛的應用，這對DC-DC變換器的電壓電流等級、容量、功率密度提出了越來越高的要求。DC-DC變換器輸入并聯輸出并聯，能提高整個組合變換器的功率等級，同時單個DC-DC變換器中的變壓器容量、開關管的電流應力仍處于較小的值，保證了變換器的小型輕量化和高效率、高功率密度。另外，各個變換器間采用交錯并聯控制，減少了輸入和輸出電流紋波，從而減小了濾波電容的容量和體積。

但是，由于元件容差、環境變化等因素的影響，組合變換器中各模塊的元件參數不可避免地會存在差異，這將導致模塊間的電流不均衡，使開關器件承擔不同的電流應力和熱應力，從而縮短了開關器件的壽命，降低了整個變換器的效率和可靠性。因此，模塊間均流成為輸入并聯輸出并聯組合變換器的重要研究方向之一。

目前，輸入并聯輸出并聯組合變換器的均流技術主要有下垂法和有源均流法兩大類。下垂法通過改變每個模塊的輸出阻抗來實現模塊間均流，主要適用于小功率場合。有源均流法需要電流檢測單元對每個模塊進行電流采樣，控制系統較為復雜，成本較高，且均流母線對噪聲的敏感度很高，影響均流效果。

總之，現有的輸入并聯輸出并聯組合變換器的均流技術不能滿足目前的大容量電源系統的需要，亟需一種新型的用于兩模塊DC-DC變換器并聯的均流控制系統及方法。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明公開了一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯的均流控制系統及方法，本發明不需要電流檢測單元對各模塊電流進行采樣就能夠實現兩并聯模塊間的均流。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯的均流控制系統，包括輸入端并聯且輸出端并聯的兩個DC-DC變換器模塊，其特征是，在電壓環閉環調制下，并聯的DC-DC變換器模塊的輸出電壓與參考電壓之間的差值送至電壓調節器，電壓調節器將根據擾動調節變換器的移相占空比并將該信號送至參數測算模塊，參數測算模塊根據兩個DC-DC變換器模塊移相占空比的變化量得到與輸出電流相關的參數并傳送至補償量計算模塊；補償量計算模塊根據與輸出電流相關的參數對對應的DC-DC變換器模塊進行模塊間參數不匹配的補償，實現兩個DC-DC變換器模塊的輸出均流。

進一步的，電壓檢測電路用于檢測并聯的DC-DC變換器模塊的輸出電壓。

進一步的，所述兩個DC-DC變換器模塊的電路結構相同，均包括依次相連的第一全橋橋式電路、高頻隔離變壓器和第二全橋橋式電路，高頻隔離變壓器帶有折算到原邊的漏感，DC-DC變換器模塊的輸入端及輸出端分別并聯有電容。

一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯的均流控制方法，包括：

對每個DC-DC變換器模塊首先采用共同占空比控制，即每個DC-DC變換器模塊的移相占空比相同，均為電壓環調節器的輸出；

在共同占空比控制下系統穩定后，將第一個DC-DC變換器模塊的移相占空比減去一個恒定偏置量，取恒定偏置量為共同占空比的40％，同時保持電壓環閉環調節，系統穩定后，計算第一個DC-DC變換器模塊的移相占空比的減小量和第二個DC-DC變換器模塊的移相占空比的增加量，總的負載電流保持不變，得到與輸出電流相關的參數；

根據與輸出電流相關的參數，選取主模塊及輔模塊，主模塊的移相占空比為電壓環調節器的輸出，輔模塊的移相占空比為電壓環調節器的輸出加上模塊間參數不匹配的補償量。

每個DC-DC變換器模塊通過調節移相占空比控制輸出電壓，移相占空比d由下式給出：

其中，為DC-DC變換器模塊中第一全橋和第二全橋間的移相角。

與輸出電流相關的參數由下式給出：

其中，n₁、n₂分別為第一、第二個DC-DC變換器模塊中變壓器的變比，L₁、L₂分別為第一、第二個DC-DC變換器模塊中變壓器折算到原邊的漏感，Δd₁為第一個DC-DC變換器模塊的移相占空比的減小量，Δd₂為第二個DC-DC變換器模塊的移相占空比的增加量。