[發(fā)明專利]諧振型DC/DC變換器功率均衡控制方法和控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710170804.X
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106877674B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮宇鵬;吳金龍;王先為;張海龍;胡四全;劉剛;宋曉梅;安昱;吳志力;史梓男;金強(qiáng);馮明燦;鄭浩
• 申請（專利權(quán)）人: 許繼集團(tuán)有限公司;許繼電氣股份有限公司;西安許繼電力電子技術(shù)有限公司;國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國網(wǎng)安徽省電力公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/48
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發(fā)明涉及諧振型DC/DC變換器功率均衡控制方法和控制系統(tǒng)，包括兩層控制，分別是變換器總有功功率控制和變換器功率均衡控制，變換器總有功功率控制用于得到變換器的移相角；變換器功率均衡控制中，對各個(gè)變換單元進(jìn)行閉環(huán)控制，得到各換流單元對應(yīng)的開關(guān)頻率的修正量；然后計(jì)算得到修正后的各換流單元對應(yīng)的開關(guān)頻率；根據(jù)各換流單元修正后的開關(guān)頻率對對應(yīng)的換流單元進(jìn)行均衡控制。通過調(diào)整開關(guān)頻率來均衡變換單元傳輸?shù)挠泄β?，?shí)現(xiàn)了變換器串聯(lián)側(cè)直流電壓平衡和傳輸功率均衡，保證了DC/DC變換器的穩(wěn)定運(yùn)行，并且，無需添加專門的硬件結(jié)構(gòu)，降低了投入成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諧振型DC/DC變換器功率均衡控制方法和控制系統(tǒng)，屬于DC/DC變換器功率均衡控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

DC/DC變換器的主流拓?fù)錇橐粋?cè)串聯(lián)一側(cè)并聯(lián)型，如圖1所示，DC/DC變換器包括n個(gè)變換單元，這些變換單元一側(cè)串聯(lián)設(shè)置，也稱為級聯(lián)設(shè)置，另一側(cè)并聯(lián)設(shè)置，那么，將變換單元串聯(lián)設(shè)置的一側(cè)稱為變換器的串聯(lián)側(cè)，將變換單元并聯(lián)設(shè)置的一側(cè)稱為變換器的并聯(lián)側(cè)，如果拿圖1來說，高壓側(cè)串聯(lián)設(shè)置，低壓側(cè)并聯(lián)設(shè)置，那么，高壓側(cè)為變換器的串聯(lián)側(cè)，低壓側(cè)為變換器的并聯(lián)側(cè)。以大功率雙向CLLLC諧振型DC/DC變換器為例，這種變換器不僅可實(shí)現(xiàn)直流電壓變壓、雙向傳輸能量和電氣隔離的功能而且具有功率密度高，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在可再生能源、直流配電系統(tǒng)及電力電子變壓器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

這種變換器在運(yùn)行時(shí)，由于變換單元之間損耗、諧振電感、諧振電容、高頻變壓器漏抗和變比的差異性，會造成各變換單元傳輸?shù)挠泄β什痪猓鹱儞Q單元直流電壓不一致，導(dǎo)致變換器不能正常運(yùn)行。

針對DC/DC變換器串聯(lián)側(cè)直流電壓和變換單元有功功率不均衡的問題，目前的解決方法為硬件均壓，在功率變換單元串聯(lián)側(cè)的直流電容兩端并聯(lián)均壓電阻，通過不同直流電壓作用在電阻上損耗的差異性來減小直流電壓和有功功率的不均衡，這種方法是一種有差控制，只能減小變換單元間直流電壓和有功功率的不均衡程度，可靠性不高，并且增加了變換器的損耗和成本，降低了變換器運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種諧振型DC/DC變換器功率均衡控制方法，用以解決傳統(tǒng)的功率均衡方法可靠性低的問題。本發(fā)明同時(shí)提供一種諧振型DC/DC變換器功率均衡控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種諧振型DC/DC變換器功率均衡控制方法，所述DC/DC變換器的輸入側(cè)為串聯(lián)側(cè)，輸出側(cè)為并聯(lián)側(cè)，所述控制方法包括兩層控制，分別是變換器總有功功率控制和變換器有功功率均衡控制，所述變換器總有功功率控制為：對變換器并聯(lián)側(cè)直流電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，經(jīng)過處理后得到變換器的移相角，根據(jù)所述移相角調(diào)整各換流單元兩側(cè)對應(yīng)交流電壓的相位差，實(shí)現(xiàn)總有功功率控制；

所述變換器有功功率均衡控制包括以下步驟：

(1)計(jì)算變換單元串聯(lián)側(cè)直流電壓的平均值U_{dc_av}，將各換流單元串聯(lián)側(cè)直流電壓U_dci分別與平均值U_{dc_av}做差，并對做差結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)控制，得到各換流單元對應(yīng)的開關(guān)頻率的修正量Δf_si；

(2)將各修正量Δf_si與初始開關(guān)頻率f_s相加，經(jīng)過處理后得到修正后的各換流單元對應(yīng)的開關(guān)頻率f_si；

(3)根據(jù)各換流單元修正后的開關(guān)頻率f_si對對應(yīng)的換流單元進(jìn)行控制；

其中，i＝1、2、……、N。

實(shí)現(xiàn)變換器并聯(lián)側(cè)直流電壓閉環(huán)控制的手段為：檢測變換器實(shí)際的并聯(lián)側(cè)直流電壓U_o，將變換器并聯(lián)側(cè)直流電壓指令值U_o^*與實(shí)際的并聯(lián)側(cè)直流電壓U_o做差，利用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行閉環(huán)控制。