[發明專利]四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法

在審

• 申請號: 202210088664.2
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114629350A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 劉慶豐;冷朝霞;常曉軍;郭雯雯
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發明公開了四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法，在平均移相條件下，基于電容充放電平衡原理，設計四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法，擴大變換器各相均流的占空比范圍，相較于其他多相交錯并聯高增益Boost變換器的均流策略，控制策略設計及在線實現更簡單，基于該均流方法，能建立具有統一結構描述的周期性變換器離散數學模型，以便進行變換器模型預測控制策略設計。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法。

背景技術

傳統的Boost升壓變換器，由于存在元器件寄生參數以及線路等效串聯阻抗等原因，當占空比的值大到一定程度時，其電壓增益不會再上升，一般而言只用于一些小功率低壓的應用場合。隨著新能源行業儲能系統、光伏發電等多個電能變換領域的發展，Boost變換器作為能量轉換和傳遞承擔著重要的作用，這些領域都需要高效率高升壓能力的變換器將電壓提升至所需要的電壓等級；

多相交錯并聯高增益Boost變換器，也被稱為拓展占空比升壓變換器，就是一種非隔離型具有高升壓能力的變換器。多相Boost高增益變換器在傳統相移控制下每相均勻移相，變換器會隨著占空比的變化進入不同的工作區，并且變換器各相自動均流特性只會在有限的占空比范圍[(M-1)/M，1)內存在，M為相數，因此，四相交錯并聯高增益Boost變換器只能在[3/4，1)的范圍內實現各相自動均流；

有限的自動均流范圍極大地限制了變換器的使用范圍，為提升變換器的使用能力，多相交錯并聯高增益Boost變換器的均流策略被提出，根據工作區域調整每相占空比實現各相均流的方法只適用于相數較低(三相及以下)的變換器，對于相數更高(三相以上)的變換器而言，此類方法很難應用。而適用于更高相數變換器的可變移相均流控制策略，雖然可在寬占空比范圍內實現各相均流，但由于每相的移相角度不一樣，將給基于模型的變換器系統周期性電壓控制策略的設計增加難度。因為基于可變移相均流控制策略，在變換器動態調節過程中，或者占空比設置不同時，每個周期的工作模態劃分是不統一的，因此無法構建每個周期具有統一結構描述的離散數學模型，也將無法進行基于模型的變換器預測控制設計。

發明內容

本發明的目的是提供四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法，解決現有技術中存在的多相交錯并聯高增益Boost變換器現有均流策略設計及實現復雜，且無法基于均流策略建立具有統一結構描述的周期性離散數學模型并進行模型預測控制策略設計的問題。

本發明所采用的技術方案是，四相交錯并聯高增益Boost變換器的均流方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，設置四相占空比的區間范圍，四相觸發平均移相；

步驟2，將變換器在一個周期內的工作過程分為8個模態；

步驟3，分別分析經步驟2得到的各模態下電容的充、放電時間和充、放電電流；

步驟4，分別建立一個周期內各個電容的充放電平衡方程；

步驟5，聯立求解步驟4中分別建立的充放電平衡方程式，獲得四相各自占空比的設置方法。

本發明的特點還在于：

其中步驟1中四相占空比分別為d₁、d₂、d₃和d₄，d₁、d₂、d₃和d₄的區間范圍均為(2/4，3/4)，四相觸發平均移相，移相角θ為90°；

其中步驟2中將變換器在一個周期內的工作過程分為8個模態，分別為1011、1001、1101、1100、1110、0110、0111和0011；