直流微电网储能接口变换器并联的控制电路及控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变换器并联控制
，具体涉及一种直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，本专利技术还涉及直流微电网储能接口变换器并联的控制方法。
技术介绍
在当前情况下，功率器件无法在短期内取得电压和功率上的突破，单台储能接口变换器无法满足当前直流微电网中大功率储能接口变换器的需求，基于这种原因，采用多台变换器并联是提升储能接口变换器输出功率的一种很重要的实现方案。在储能接口变换器并联的相关研究内容中，各个储能模块的功率分配问题具有突出的重要性。如果分配负载功率不合理，储能接口变换器可能长时间工作于过载或轻载，导致储能接口变换器的可靠性和工作效率的降低。目前，有关并联储能接口变换器功率分配的研究已经取得一定的研究成果，主要集中在并联储能接口变换器的均流控制方面，现阶段的均流控制方案基本上分为两种类型：有均流母线控制法和无均流母线控制法。有均流母线控制法，通过在各变换器之间连接一条均流母线，达到各个模块获取均流信号的目的，但这降低了系统的可靠性。根据均流信号的种类，可将有均流母线控制法分为平均电流法、最大电流法和主从均流法。无均流母线控制法不需要在各变换器控制之间增加均流母线，提高了并联系统的可靠性。当前应用的DC/DC变换器并联无均流母线控制方法可以分为输出特性下垂控制法和基于频率的均流控制法等。其中输出特性下垂控制法实现方法简单，但牺牲了变换器的输出外特性，输出端电压不能达到指...
【技术保护点】
直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，其特征在于，包括若干依次并联的储能模块(1)，每个储能模块(1)均对应连接一个储能接口变换器(2)，若干储能接口变换器(2)均连接至直流母线(3)上面，直流母线(3)后接直流负载(5)，所述若干依次并联的储能模块(1)还均连接至SOC检测装置(13)，所述每个储能接口变换器(2)相应连接一个储能模块控制器(4)，所述储能模块控制器(4)又与直流母线(3)和上层控制器(14)连接，所述SOC检测装置(13)和上层控制器(14)又均连接至CAN总线(15)。
【技术特征摘要】
1.直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，其特征在于，包括若干
依次并联的储能模块(1)，每个储能模块(1)均对应连接一个储能接口变
换器(2)，若干储能接口变换器(2)均连接至直流母线(3)上面，直流母
线(3)后接直流负载(5)，所述若干依次并联的储能模块(1)还均连接至
SOC检测装置(13)，所述每个储能接口变换器(2)相应连接一个储能模块
控制器(4)，所述储能模块控制器(4)又与直流母线(3)和上层控制器(14)
连接，所述SOC检测装置(13)和上层控制器(14)又均连接至CAN总线
(15)。
2.根据权利要求1所述的直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，
其特征在于，所述储能模块控制器(4)具体结构为：包括连接在直流母线
(3)上的电压霍尔传感器(6)，电压霍尔传感器(6)又依次与频率估计单
元(7)、电压补偿单元(8)、电压控制器(10)、交流扰动产生单元(9)、
电流控制器(11)、PWM控制及驱动单元(12)连接，所述PWM控制及驱
动单元(12)连接至所述储能接口变换器(2)，所述电压霍尔传感器(6)
同时还与电压控制器(10)连接，电压控制器(10)同时还与电流控制器(11)
连接，交流扰动产生单元(9)同时还与电压补偿单元(8)连接，所述电流
控制器(11)还连接至上层控制器(14)。
3.根据权利要求2所述的直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，
其特征在于，所述频率估计单元(7)具体结构为：包括带通滤波器，带通
滤波器依次与频宽和增益受限的微分器、有效值转换电路和除法器连接，带
通滤波器还依次与有效值转换电路和除法器连接。
4.根据权利要求2所述的直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，
\t其特征在于，所述交流扰动产生单元(9)通过XR2206函数发生器实现功
能。
5.根据权利要求1所述的直流微电网储能接口变换器并联的控制电路，
其特征在于，所述上层控制器(14)基于TMS320F28335芯片作为控制芯片，
通过CAN总线(15)将检测的各储能模块(1)的SOC数据传送至上层控
制器(14)并进行处理。
6.一种直流微电网储能接口变换器并联的控制方法，其特征在于，具体
按照以下步骤实施：
步骤1、通过CAN总线(15)将检测的各储能模块(1)的SOC数据传
送至上层控制器(14)，如果储能模块(1)的SOC值小于20％或者SOC值
大于90％，则上层控制器(14)会封锁此储能模块(1)对应的储能模块控
制器(4)；
步骤2、确定所述步骤1中参与工作的储能模块(1)的个数，并依次从
1号开始编号至n号，计算所述步骤1中经检测SOC值介于20％～90％之间
的储能模块(1)的SOC值的不平衡度ε；
步骤3、构建所述步骤2中SOC值介于20％～90％之间的储能模块(1)
的SOC值不平衡度矩阵A，将不平衡度矩阵A中的元素aij与设定的不平衡
度阈值εmax相比，设不平衡度阈值εmax＝2％，如果不平衡度矩阵A中有元素元
素aij>εmax，则使用上层控制器控制法，否则，使用基于频率的无母线均流控
制法；
步骤4、当采用所述步骤3中的基于频率的无母线均流控制法时，采用
在储能模块控制器(4)输出端上叠加高频交流信号传递储能模块控制器输
出电流信息的方法实现储能接口变换器(2)的均流控制；当采用所述步骤2
\t中的上层控制器控制法时，根据各个储能模块(1)的SOC值计算各储能模
块控制器(4)应分配的功率。
7.根据权利要求6所述的一种直流微电网储能接口变换器并联的控制方
法，其特征在于，所述步骤2中不平衡度阈值ε的计算具体如下：
设编号为1号的储能模块(1)的SOC值为SOC1，编号为n号的储能
模块(1)的SOC值为SOCn，两者的算数平均值为SOCav，则1号储能模块
(1)和n号储能模块(1)之间，第i号储能模块(1)的SOC不平衡度εi为：
ϵ i = SOC i - SOC a v SOC a v × 100 % , ( i = 1 , n ) - - - ( 1 ) ]]>式中，εi为两个储能模块(1)之间SOC的不平衡度，当εi越大，表明
两个储能模块(1)的SOC差别越大，若ε＜εmax，则认为两储能模块之间SOC
平衡；反之，则认为两者SOC不平衡。
8.根据权利要求6所述的一种直流微电网储能接口变换器并联的控制方
法，其特征在于，所述步骤3中构建的储能模块(1)的SOC值不平衡度矩
阵A为：
式中，aij表示第i号储能模块(1)和第j号储能模块(1)之间，第i
号储能模块(1)的SOC值不平衡度εi。
9.根据权利要求6所述的一种直流微电网储能接口变换器并联的控制方
法，其特征在于，所述步骤4中基于频率的无母线均流控制法具体为：
4.1)将电压控制器(10)的输出电流Iref通过交流扰动产生单元(9)，
得到高频扰动信号Ipert及高频扰动信号Ipert的频率ωpert，高频扰动信号Ipert的
频率ωpert的大小与输出电流Iref成正比...
【专利技术属性】
技术研发人员：支娜，张辉，郑航，谭树成，杨甲甲，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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