直流变换器的输出控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种直流变换器的输出控制方法及装置，通过对主模块变换器电压环进行PD型调节，将主模块变换器电压环的第一输出电压收敛至预设参考电压，对子模块均压环的第二输出电压进行均压控制，再基于第一输出电压和第二输出电压分别获得主模块电流环的第一输出电流和子模块电流环的第二输出电流，以获得输入并联输出串联多模块直流变换器完整的电压输出和电流输出。结合对主模块变换器电压环进行PD型调节和对子模块均压环的第二输出电压的均压控制，有效提升输入并联输出串联多模块直流变换器的输出稳定性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
直流变换器的输出控制方法及装置
本专利技术涉及直流变换器
，特别是涉及一种直流变换器的输出控制方法及装置。
技术介绍
对于电力电子系统集成类型电路，尤其涉及多个模块组合的电路，由于变换器中各模块的器件参数不同，如中频或高频变压器、导通占空比、扰动以及LC滤波器等器件参数不一致，在输入端将导致并联模块分流不均，输出不均压。若不采取有效措施，会使开关管承受的电压不一致，系统可靠性降低而不能工作，甚至烧毁。对于输入并联输出串联多模块电路，需保证并联的模块在所有情况下输入电流相等，输出电压相等，才能正常工作。传统的输入并联输出串联多模块直流变换器采用所有模块使用相同占空比的控制方法，但这种控制方法不能保证各模块之间的功率均摊，不适合应用于中压和高压等级变换器，因为子模块可能在瞬态过程中因过电压而有损坏的风险。由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器中传统的三环控制，包括一个主模块变换器电压环，n-1个子模块均压环以及n个电流环，其中n个电流环包括一个对应主模块变换器电压环的主模块电流环和n-1个子模块电流环，各控制环均采用基于线性方法的PI调节控制输出，在全局输出稳定性方面表现欠佳。综上，传统的输入并联输出串联多模块直流变换器的三环控制具有全局输出稳定性较差的缺陷。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的输入并联输出串联多模块直流变换器的三环控制具有全局输出稳定性较差的缺陷，提供一种直流变换器的输出控制方法及装置。本专利技术所提供的技术方案如下：一种直流变换器的输出控制方法，应用于由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器，包括步骤：对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至第一输出电压收敛至预设参考电压。将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n。分别获得主模块变换器电压环在输出第一输出电压时的第一控制电流，以及各子模块均压环在输出第二输出电压时的第二控制电流。将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流，其中，第三控制电流为第一控制电流与所有子模块均压环的第二控制电流之和的差。将子模块电流环的第二输出电流收敛至第二控制电流。一种直流变换器的输出控制装置，包括：变换器电压调节模块，用于对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至第一输出电压收敛至预设参考电压。子模块电压调节模块，用于将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n。控制电流获取模块，用于分别获得主模块变换器电压环在输出第一输出电压时的第一控制电流，以及各子模块均压环在输出第二输出电压时的第二控制电流。第一输出电流调节模块，用于将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流，其中，第三控制电流为第一控制电流与所有子模块均压环的第二控制电流之和的差。第二输出电流调节模块，用于将子模块电流环的第二输出电流收敛至第二控制电流。一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序程序时实现直流变换器的输出控制方法的步骤。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现直流变换器的输出控制方法的步骤。本专利技术所提供的技术方案，通过对主模块变换器电压环进行PD型调节，将主模块变换器电压环的第一输出电压收敛至预设参考电压，对子模块均压环的第二输出电压进行均压控制，再基于第一输出电压和第二输出电压分别获得主模块电流环的第一输出电流和子模块电流环的第二输出电流，以获得输入并联输出串联多模块直流变换器完整的电压输出和电流输出。结合对主模块变换器电压环进行PD型调节和对子模块均压环的第二输出电压的均压控制，有效提升输入并联输出串联多模块直流变换器的输出稳定性和鲁棒性。附图说明图1为直流变换器的输出控制方法流程图；图2为输入并联输出串联两模块直流变换器的大信号模型示意图；图3为拓扑子模块数n为2的直流变换器的小信号模型示意图；图4为直流变换器的输出控制全局示意图；图5为一实施例的直流变换器的输出控制方法流程图；图6为一实施例的直流变换器的输出控制方法流程图；图7为直流变换器的输出控制装置模块结构图；图8为一实施例的直流变换器的输出控制装置模块结构图；图9为另一实施例的直流变换器的输出控制装置模块结构图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一实施例中，如图1所示，为直流变换器的输出控制方法流程图，直流变换器的输出控制方法应用于由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器，包括步骤：S11，对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至第一输出电压收敛至预设参考电压。其中，在由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器，主模块变换器电压的第一输出电压即为输入并联输出串联多模块直流变换器的输出电压。对主模块变换器电压环进行PD型调节，调节输入并联输出串联多模块直流变换器的输出电压。可以根据直流变换器不同的工作环境，设定不同的预设参考电压，获取输入并联输出串联多模块直流变换器的输出电压的测量值，即主模块变换器电压的第一输出电压。通过对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至第一输出电压收敛至预设参考电压。对主模块变换器电压环进行PD型调节的PD型调节过程如下式：其中，vc表示控制变量，e表示第一输出电压与预设参考电压的误差，即表示预设参考电压，Vo表示第一输出电压。其中，在本实施例中，对主模块变换器电压环进行基于李雅普诺夫稳定性推导的PD型调节，即在闭环系统的稳定性，通过一个正定义的标量且径向无界函数v(x)在控制系统中，存在一个U(x)使本实施例通过单相全桥变换器等效输出滤波器大信号行为的线性化模型来解释说明，定义输出函数的控制函数近似为如图2所示，为输入并联输出串联两模块直流变换器的大信号模型示意图，其中设定e为预设参考电压以及第一输出电压之间的误差，即定义其中α为任意实常数，李雅普诺夫候选函数为其导数为定义候选函数为一个负导数函数其中k为严格意义的正常数，可得将输出函数的控制函数带入上述公式，可得控制变量vc即可写成输出电压的二阶传递函数改写后得PD型调节S12，将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n。通过将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n，实现各子模块的输出均压，以保证输入并联输出串联多模块直流变换器的正常工作。对应的，各子模块均压环的第二输出电压为各拓扑子模块的输出电压。其中，将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n的过程，包括步骤：对各子模块均压环进行PI型调节，将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n。通过PI型调节，将子模块均压环的第二输出电压收敛至预设参考电压的1/n，实现各子模块输出均压的目的。其中，该PI型调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流变换器的输出控制方法，应用于由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器，输入并联输出串联多模块直流变换器包括一个主模块变换器电压环，n‑1个子模块均压环以及n个电流环，其中n个电流环包括一个对应主模块变换器电压环的主模块电流环和n‑1个子模块电流环，其特征在于，包括步骤：对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至所述第一输出电压收敛至所述预设参考电压；将子模块均压环的第二输出电压收敛至所述预设参考电压的1/n；分别获得主模块变换器电压环在输出所述第一输出电压时的第一控制电流，以及各子模块均压环在输出所述第二输出电压时的第二控制电流；将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流，其中，所述第三控制电流为所述第一控制电流与所有子模块均压环的第二控制电流之和的差；将子模块电流环的第二输出电流收敛至所述第二控制电流。

【技术特征摘要】
1.一种直流变换器的输出控制方法，应用于由n个全桥隔离型直流变换器拓扑子模块构成的输入并联输出串联多模块直流变换器，输入并联输出串联多模块直流变换器包括一个主模块变换器电压环，n-1个子模块均压环以及n个电流环，其中n个电流环包括一个对应主模块变换器电压环的主模块电流环和n-1个子模块电流环，其特征在于，包括步骤：对主模块变换器电压环进行PD型调节，修正主模块变换器电压环的第一输出电压与预设参考电压的误差，直至所述第一输出电压收敛至所述预设参考电压；将子模块均压环的第二输出电压收敛至所述预设参考电压的1/n；分别获得主模块变换器电压环在输出所述第一输出电压时的第一控制电流，以及各子模块均压环在输出所述第二输出电压时的第二控制电流；将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流，其中，所述第三控制电流为所述第一控制电流与所有子模块均压环的第二控制电流之和的差；将子模块电流环的第二输出电流收敛至所述第二控制电流。2.根据权利要求1所述的直流变换器的输出控制方法，其特征在于，所述对主模块变换器电压环进行PD型调节的过程，如下式：其中，vc表示控制变量，e表示所述第一输出电压与所述预设参考电压的误差，即表示所述预设参考电压，Vo表示所述第一输出电压。3.根据权利要求1所述的直流变换器的输出控制方法，其特征在于，所述将子模块均压环的第二输出电压收敛至所述预设参考电压的1/n的过程，包括步骤：对各子模块均压环进行PI型调节，将子模块均压环的第二输出电压收敛至所述预设参考电压的1/n。4.根据权利要求1所述的直流变换器的输出控制方法，其特征在于，所述将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流的过程，包括步骤：对主模块电流环进行PI型调节，将主模块电流环的第一输出电流收敛至第三控制电流。5.根据权利要求1所述的直流变换器的输出控制方法，其特征在于，所述将子模块电流环的第二输出电流收敛至所述第二控制电流的过程，包括步骤：对子模块电流环进行PI型调节，将子模块电流环的第二输出电流收...

【专利技术属性】
技术研发人员：练依情，郭晓斌，雷金勇，于力，马溪原，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东,44