[發明專利]三有源橋變換器功率解耦移相控制及電流有效值優化方法

有效

• 申請號: 202110654523.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113507214B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 肖凡;涂春鳴;羅瑩超;陳堃;劉貝;郭祺;胡興洋
• 申請（專利權）人: 湖南大學;國網湖北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/08;H02M1/088
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

三有源橋變換器功率解耦移相控制及電流有效值優化方法，包括以下步驟：(1)設置功率解耦移相控制的必要條件2D₄+D₂＝2D₅+D₃；(2)設置各移相比精確度ΔD，取符合精度要求的各移相比數值；(3)通過約束函數篩選符合要求的各移相比數值；(4)計算各端口傳輸功率及電流有效值平方和；(5)采集實際傳輸功率，篩選符合允許誤差ΔP的各端口傳輸功率的數值、各移相比數值、電流有效值平方和數值；(6)找到最小電流有效值平方和及對應的移相比D₂、D₃、D₄；(7)生成控制各端口開關管開斷的PWM控制信號。本發明提升了變換器的控制自由度，保證各端口傳輸功率范圍；實現了最小電流有效值控制，提升了變換器運行效率。

技術領域

本發明涉及電力電子控制技術領域，具體是涉及一種三有源橋變換器功率解耦移相控制及電流有效值優化方法。

背景技術

直流配電網不存在無功波動、諧波劣化、頻率波動和同步振蕩等問題，相比于交流配電網具有諸多優勢，是分布式電源消納的有效途徑。直流變壓器作為直流配電網的核心裝備，其高效可靠運行對直流配電網具有重要意義。現有直流變壓器多采用兩端口拓撲結構，在直流配電網進行多電壓等級能量變換時，需要配備多臺兩端口直流變壓器。多臺直流變壓器共同運行不僅增加了能量轉換次數和建設成本，端口間還會產生環流，導致協調控制難度大、系統穩定性降低。采用一臺多端口直流變壓器代替多臺兩端口直流變壓器，能有效解決上述問題。

在多端口直流變壓器拓撲結構中，三有源橋(Three Active Bridge,TAB)變換器因其具備電氣隔離、寬電壓范圍以及潮流方向靈活可控等優點，具有較高的研究價值和應用潛力。三有源橋變換器作為直流配電網中的重要功率單元，其端口間更好的能量協調與能量轉換效率對直流配電網具有重大的意義。然而，三有源橋變換器在現有的單移相(Single Phase Shift,SPS)控制下，同為輸入和輸出的端口之間存在的相位差就會導致耦合功率的產生，耦合功率的存在會加強端口之間的相互作用，在動態過程中加劇端口電壓波動，影響變換器動態性能。此外，單移相控制受到其控制自由度限制，無法對電感電流進行控制，因此存在變換器運行過程中電流有效值較大的問題，導致變換器運行效率不高。所以，在對三有源橋變換器的運行效率進行優化提升時，選取一種能夠同時實現變換器端口間解耦和電流有效值優化的控制方法對于降低三有源橋變換器的運行損耗具有十分重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服上述背景技術的不足，提供一種三有源橋變換器功率解耦移相控制及電流有效值優化方法，提升了三有源橋變換器的控制自由度，同時保證了各端口的傳輸功率范圍；消除了同為輸入或輸出端口間的功率耦合，消除了端口間的相互影響；確定了基于功率解耦移相的最小電流有效值模式選取方式，實現了三有源橋變換器的最小電流有效值控制，提升了三有源橋變換器運行效率。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種三有源橋變換器功率解耦移相控制及電流有效值優化方法，包括以下步驟：

(1)設置功率解耦移相控制的必要條件，必要條件為2D₄+D₂＝2D₅+D₃；D₂是端口二的交流側電壓方波v_H2的內移相比，D₃是端口三的交流側電壓方波v_H3的內移相比，D₄是端口一、二間的外移相比，D₅是端口一、三間的外移相比；

(2)設置各移相比的精確度ΔD，取符合精度要求的各移相比數值；

(3)通過約束函數篩選符合要求的各移相比數值；

(4)計算各端口傳輸功率及電流有效值平方和；