[發明專利]減少變換器無功功率的方法及裝置

在審

• 申請號: 202011496625.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112701917A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 石如心;吳立東;王麗杰;曹善橋;王娟
• 申請（專利權）人: 大唐可再生能源試驗研究院有限公司;中國大唐集團太陽能產業有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本公開的實施例提供了一種減少變換器無功功率的方法及裝置，該方法根據原邊開關管的開關信號的移項占空比、副邊開關管的開關信號的移項占空比、原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比，得到限制無功功率的約束條件；在所述約束條件滿足的前提下，通過控制原邊開關管的開關信號的移項占空比、和原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比，得到變換器的最大化傳遞功率；在變換器的最大化傳遞功率的前提下，再次控制原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比，簡化減少變換器無功功率的控制步驟。該方法在保證消除無功功率，減少損耗的前提下，最大限度地提高了變換器傳輸功率并易于調節功率輸出大小。

技術領域

本發明屬于新能源分布式發電、電力電子技術領域，具體涉及一種減少變換器無功功率的方法及裝置。

背景技術

分布式發電具有環境污染少、安裝地點靈活、能源利用率高、輸電線路損耗少等優點，是未來電力系統的重要發展趨勢之一，利用可再生能源發電是解決能源危機和環境污染的一種重要途徑。但在可再生能源發電系統中，由于受氣候和天氣的影響，可再生能源存在間歇性和隨機性的問題，需要引入儲能裝置，將儲能裝置與可再生能源發電單元結合使用，以便于提供穩定連續的電能。儲能裝置與直流母線之間一般通過一個雙向DC-DC變換器來控制能量的雙向傳輸。雙有源全橋雙向DC-DC變換器具有開關器件電壓電流應力相對小、結構對稱以及易實現開關管的零電壓開關等優點，適用于中大功率場合。

目前，已經被提出的用于雙有源全橋變換器提高轉換效率，減少無功功率的控制方法大多是使用移相控制和PWM加移向控制的方法實現的。文獻“消除無功功率和提高系統效率的隔離型雙向雙有源橋變換器采用新穎的雙移相控制”提出了一種用PWM加移向控制的新方法控制無功功率。但該方法僅能適當減小變換器兩側無功功率或僅消除變換器原邊或副邊單側的無功功率，尚不能完全消除兩側的無功功率。無功功率的存在會使直流側電容和電池過度充放電，減少器件使用壽命。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種減少變換器無功功率的方法及裝置，減小系統的無功損耗，提高變換器的傳輸功率。

第一方面，本發明實施例提供了一種減少變換器無功功率的方法，包括：

根據原邊開關管的開關信號的移項占空比D₁、副邊開關管的開關信號的移項占空比D₂、原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比得到限制無功功率的約束條件；

在所述約束條件滿足的前提下，通過控制原邊開關管的開關信號的移項占空比D₁、和原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比得到變換器的最大化傳遞功率；

在變換器的最大化傳遞功率的前提下，再次控制原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比，簡化減少變換器無功功率的控制步驟。

可選的，所述限制無功功率的約束條件為：

D₂＝1+k(D₁-1)

其中，k＝nV₁/V₂,n為變壓器變比，V₁為原邊直流側電壓，V₂為副邊直流側電壓。

可選的，所述通過控制原邊開關管的開關信號的移項占空比D₁、和原副邊橋臂中點間電壓的移項角對應的移項占空比得到變換器的最大化傳遞功率，包括：

變換器一個開關周期的平均功率傳輸表達式為：

其中，L為變壓器側電感值，f_s為開關頻率。當滿足約束條件時，分情況討論P的最大值，表達式為：