[發(fā)明專利]雙向DC/DC功率變換器雙端口穩(wěn)定控制方法及其控制電路

有效

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• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108574411B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 劉曉東;甘洋洋;劉宿城;方煒
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 南京九致知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32307
• 代理人: 王培松

本發(fā)明涉及功率變換器領域，具體涉及雙向DC/DC功率變換器雙端口穩(wěn)定控制方法及其控制電路；控制電路的控制器提供PWM控制信號，控制驅(qū)動電路驅(qū)動開關管功率電路中相應的MOS管開通和關斷，再經(jīng)過直流母線側濾波電路在直流母線側電容C兩端形成一定穩(wěn)定精度的直流母線電壓V_Bus；控制器對驅(qū)動電路的控制包括：儲能側電壓低于工作電壓下限閾值范圍執(zhí)行儲能單元欠壓保護；儲能側電壓超過工作電壓上限閾值范圍執(zhí)行儲能單元過壓保護；儲能側電壓處于工作電壓上限和下限閾值范圍內(nèi)執(zhí)行ACM控制算法，限制儲能單元最大持續(xù)充電和放電電流；本發(fā)明結合PWM輸出控制和ACM控制實現(xiàn)雙向DC/DC功率變換器的雙端口穩(wěn)定控制，且適用于任意類型的雙向DC/DC功率變換器。

技術領域

本發(fā)明涉及功率變換器領域，具體涉及一種雙向DC/DC功率變換器雙端口穩(wěn)定控制方法及其控制電路。

背景技術

為了實現(xiàn)直流功率的雙向傳輸，雙向DC/DC功率變換器被廣泛應用在直流UPS電源系統(tǒng)、航天電源系統(tǒng)、電動汽車及移動發(fā)電系統(tǒng)等應用領域。在這些應用領域中,雙向DC/DC功率變換器作為接口變換器，允許超級電容等儲能設備在寬電壓范圍內(nèi)工作，提高了其能量利用率和使用壽命，同時雙向DC/DC功率變換器還可以通過串并聯(lián)來提高其功率容量，使得超級電容等構成的儲能單元配置更靈活。雙向DC/DC功率變換器在功能上可以等效看作是兩個單向DC/DC功率變換器的組合，其功率流向既可由輸入側流向輸出側，也可由輸出側流入輸入側，實現(xiàn)了功率的雙向流動。作為典型的“一機兩用”設備，雙向DC/DC功率變換器可以大幅度減輕系統(tǒng)的體積、重量和成本，應用前景廣闊，因此具有重要的研究意義和研究價值。

目前，對于雙向DC/DC功率變換器的拓撲和效率等方面的研究，國內(nèi)外學者已經(jīng)取得了大量的研究成果。但隨著運用場合的增加，對雙向DC/DC功率變換器的響應性能越來越嚴苛，相應的對其控制技術也提出了更高的要求。

對于雙向DC/DC功率變換器控制技術的研究，國內(nèi)外已經(jīng)獲得了一系列研究成果，比如《Sliding mode control of a bidirectional DC/DC converter with constantpower load》,IEEE First International Conference on DC Microgrids,IEEE,2015:287-292，文中將滑膜控制應用于控制雙向DC/DC變換器，實現(xiàn)輸出電壓和負載大幅度擾動下雙向功率變換器的良好響應性能；《雙向全橋DC-DC變換器的負載電流前饋控制方法》,中國電機工程學報,2016,36(9):2478-2485，文中提出一種負載電流前饋控制，加快了負載突變時雙向功率變換器的響應性能；《蓄電池與超級電容混合儲能系統(tǒng)的控制策略》,電工技術學報,2014,29(4):334-340，文中基于負載功率高頻分量檢測的方法，提高了雙向功率變換器的響應性能來抑制負載突變對直流母線造成的沖擊。

雖然這些控制技術一定程度上可以較好地滿足功率變換器的響應性能，但它們都至少存在以下缺點之一：1)忽略了對輸入電壓的控制要求，不能滿足雙向DC/DC功率變換器的雙端口穩(wěn)定控制要求；2)至少需要兩套獨立的控制器來實現(xiàn)對雙向DC/DC功率變換器的雙向功率流動控制，即對功率變換器輸入端和輸出端的控制需要單獨的控制器來分開控制，導致雙向功率控制切換不平滑；3)系統(tǒng)的開關頻率是變化的，且存在輸出抖動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種雙向DC/DC功率變換器雙端口穩(wěn)定控制方法及其控制電路，用于穩(wěn)定控制直流母線側電壓V_Bus。

為達成上述目的，本發(fā)明提出如下技術方案：