[發明專利]多模塊全橋隔離DC?DC變換器功率平衡控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201710402408.5
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107134928A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 宋文勝;武明義;侯聶
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張輝

技術領域

本發明涉及多模塊全橋隔離DC-DC變換器(包含半橋三電平、全橋隔離DC-DC變換器)的控制系統設計與制造領域，具體是一種多模塊全橋隔離DC-DC變換器功率平衡控制方法及裝置。

背景技術

全橋隔離DC-DC變換器因其具有電氣隔離、功率密度高、能量能雙向流動以及模塊級聯容易等優點，隨著新能源變流技術的迅速發展已實現了廣泛的應用。多模塊輸出側并聯全橋隔離DC-DC變換器拓撲結構更是廣泛應用于固態變壓器以及列車無工頻電力電子變壓器中。

當并聯全橋隔離DC-DC變換器輸入側電壓幅值不相等或者各并聯模塊中變壓器匝數或者漏感不相等時，會導致流過各并聯模塊的功率不相等，以致于個別模塊可能出現過流現象，嚴重時會損壞變換器拓撲，危及安全。為解決該問題，有學者提出了實時積分法實現功率平衡，但該方法需要對電感電流以及原邊H橋輸出電壓進行積分得到實際功率，然后通過對計算得到的功率進行控制，這大大增加了控制系統的運算復雜性。此外，該方法需要在全橋隔離DC-DC變換器中使用額外的電感電流傳感器，這增加了系統設計成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多模塊全橋隔離DC-DC變換器功率平衡控制方法及裝置，其具有運算量簡單、無負載電流傳感器的優點；該功率平衡控制方法可以有效地減小變換器控制系統軟硬件設計成本。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種多模塊全橋隔離DC-DC變換器功率平衡控制方法，包括以下步驟：

步驟1：通過數據采集模塊獲得輸出電壓U_o和并聯模塊#i輸入電壓U_ini，i＝1,2……n；在電壓外環PI模塊中，輸出電壓U_o為外環電壓PI控制器的輸入，其PI控制器的輸出為虛擬功率給定量P^*，該功率量是過功率協同控制模塊的輸入量；

步驟2：保證各并聯模塊傳輸功率給定值p_i^*相等，有

p₁^*＝p₂^*＝……＝p_i^*＝……＝p_n^*＝p^*/n

其中，p_i^*為模塊i傳輸功率給定值；任意并聯模塊#i可傳輸最大功率表達式為：

式中，p^*_i,max為模塊#i最大可傳輸功率，U_o為輸出電壓，U_ini為模塊#i輸入電壓，n_i為模塊#i變壓器變比，L_i為模塊#i等效電感；

進行過功率協同控制，具體為：

1)由式(1)計算可傳輸功率最大值，對各模塊可傳輸功率最大值排序，得到最大值排序表，由小到大依次記為p^*_1,max、p^*_2,max、……、p^*_n,max；

2)比較p^*/n與排序表中各值，設p^*_j,，max<p^*/n<p^*_j+1,，max；

3)比較[p^*-(p^*_1,，max+p^*_2,，max……+p^*_j,，max)]/(n-j)與p^*_j+1,，max大小，若前者小于后者，則轉入步驟4)，否者轉入步驟5)；

4)排序后模塊#(j+1)至模塊#n功率賦值為[p^*-(p^*_1,，max+p^*_2,，max……+p^*_j,，max)]/(n-j)；排序后模塊#1至模塊#j功率賦值分別為其最大功率值；

5)對j賦值為j＝j+1，繼續轉入步驟3)