[發明專利]一種IPOS直流變換器自適應變參數輸出均壓控制方法

有效

• 申請號: 201911087444.2
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110838792B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 蔡久青;徐正喜;吳浩偉;蔡凱;吳鈁;李銳;李鵬;金翔;汪文濤;鄧磊;張鵬程;張正卿;孔祥偉;李小謙;邢賀鵬;周樑;金惠峰;姜波;李可維;陳濤;魏華;羅偉;耿攀
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 孫紅穎

本發明公開了一種IPOS直流變換器自適應變參數輸出均壓控制方法，輸入并聯輸出串聯組合(IPOS)直流變換器中各直流變換模塊采用集中式控制架構，本發明的控制環路包括輸出電壓環和自適應變參數輸出均壓環。輸出電壓環用于控制直流變換器恒壓輸出，自適應變參數輸出均壓環用于控制各直流變換模塊的輸出電壓均衡，均壓環控制器根據輸出電壓誤差動態變化趨勢實時調節控制器參數，以優化控制的穩定裕度、動態誤差和動態響應速度。

技術領域

本發明涉及IPOS直流變換器控制領域，更具體地說是涉及一種IPOS直流變換器自適應變參數輸出均壓控制方法。

背景技術

IPOS(Input Parallel Output Series，輸入并聯、輸出串聯)直流變換器，由多個直流變換模塊在輸入側并聯、輸出側串聯組合而成。輸入并聯、輸出串聯的組合方式，降低了對直流變換器輸入側開關器件電流應力和輸出側開關器件電壓應力的要求，在光伏發電等低壓輸入高壓輸出應用場合具有顯著優勢。

為實現IPOS直流變換器的高效可靠運行，各直流變換模塊需滿足功率均衡要求。由于直流變換模塊輸入并聯、輸出串聯的電路連接關系，自動實現了各變換單元的輸入均壓和輸出均流，因此通過對各變換單元進行輸出均壓或輸入均流控制就能夠實現功率均衡目標。

現有的IPOS直流變換器輸出均壓控制方法也常采用基于輸出電壓環和均壓環的雙環控制方式，各直流變換模塊控制環路控制參數一般都采用相同的固定值，這種控制方式具有良好的穩態性能。但在輸入電壓大范圍波動、輸出負載大范圍投切時由于各直流變換模塊硬件參數等差異會造成各直流變換模塊輸出電壓動態調節過程不一致，調節過程不一致會降低控制的動態響應速度，同時增大動態調節過程各直流變換模塊輸出電壓差異。

發明內容

本發明的目的是，提供一種IPOS直流變換器自適應變參數輸出均壓控制方法，采用自適應控制思想，通過引入基于直流變換模塊輸出電壓誤差變化量的可變增益K，對輸出均壓環控制特性進行實時調節，可以有效實現對輸入電壓波動、輸出負載投切等大動態擾動過程的電壓快速響應，同時減小動態調節過程各直流變換模塊輸出電壓差異。

為實現上述發明目的，本發明提供一種IPOS直流變換器自適應變參數輸出均壓控制方法，所述IPOS直流變換器內包含多個輸入并聯輸出串聯的直流變換模塊；

所述IPOS直流變換器內多個輸入并聯輸出串聯的直流變換模塊由同一個硬件控制單元進行集中控制；

所述控制方法由多個控制環路組成，包括一個輸出電壓環和多個自適應變參數輸出均壓環；

所述輸出電壓環包括電壓閉環調節器G₁，用于實現IPOS直流變換器的恒壓輸出控制；

所述自適應變參數輸出均壓環包括滑動平均濾波器、乘法器、第一限幅器、第二限幅器、均壓閉環調節器G₂和自適應閉環調節器G₃，用于實現IPOS直流變換器內各直流變換模塊的輸出均壓輸出控制；

所述自適應變參數輸出均壓控制的實現方法為：

直流變換模塊輸出電壓誤差變化量經第一限幅器作為自適應閉環調節器G₃的輸入，調節器計算輸出后經第二限幅器作為自適應變參數輸出均壓控制環的可變增益K，連接至乘法器的輸入；

其中第一限幅器的工作方式是，當直流變換模塊輸出電壓誤差變化量小于等于限制閾值△V(△V0)時，第一限幅器的輸出為零；當直流變換模塊輸出電壓誤差變化量大于限制閾值△V時，第一限幅器的輸出等于輸入；