一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，通过逆变回路的恒压闭环控制和Buck/Boost变换器的恒流闭环控制，同时使双向LLC谐振电路工作于反向模式，扰动LLC电路驱动频率查找电路的极值增益，并扰动输出功率查找多个极值，综合确定混合逆变器中充放电回路的最佳频率运行点。本发明专利技术基于LLC电路的增益特性并结合若干控制步骤能够快速、精确地确定系统的谐振频率，能够使充放电回路工作在最佳频率点，不仅能够提高电路的效率、减少EMI干扰，同时该频率点的增益固定，能够简化电路的设计过程。校准过程中无需精准的参考电压源和额外的接线，在设备的正常使用过程中即可开启该谐振频率校正程序。

【技术实现步骤摘要】
一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法
本专利技术涉及电力电子应用技术
，尤其涉及一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法。
技术介绍
随着分布式能源的发展，包含储能单元并基于自发自用模式的户用混合式逆变器应用愈加广泛。这种逆变器的直流连接端包括一个光伏阵列输入端口，一个低压(通常为48V及以下)电池端口，交流连接端包括一个市电端口及一个离网应急电源输出端口。为了输出与市电电压相近的交流电压，直流母线电压通常为电池电压的8～10倍，常规的双向Buck/Boost电路无法高效且经济地达到所需的升压比，因此需要增加一级高频变压器实现DC/DC升压的功能，常用的拓扑方案为全桥LLC电路。在这种LLC+Buck/Boost的双级电路结构中，因为利用Buck/Boost进行电压或电流的闭环控制，因此不需要LLC电路通过调频的方式改变回路的增益，LLC电路通常工作在理论谐振频率点，以期获得较高的效率。但由于构成谐振回路的电容及变压器漏感通常很难保持制造的精度，这会造成谐振频率的偏差，特别是电容和变压器漏感均处于正偏差或负偏差时这种缺陷愈专利技术显，而批量生产的混合逆变器设置的频率运行点通常固定在理论设计值，这很难保证所有的逆变器都运行在最优频率点，而采用人工校准的方式显然因为效率低下也是不现实的，需要寻找一种应用于这种混合逆变器中自动寻找最优运行频率点的方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，利用电路的传递函数特性通过频率扰动的方式获得最佳运行频率点。本专利技术的一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，包括以下步骤：1)将并网侧DC/AC逆变器工作于直流母线恒电压闭环控制模式；2)将双向Buck/Boost变换器工作于恒电流闭环控制模式，给定电流方向应使LLC变换器工作于反向运行模式；3)所述LLC变换器工作于反向运行模式，与谐振电容同侧的H桥的全控开关器件无驱动信号，其中，体二极管构成不控整流电路，给与变压器直连的H桥的全控开关施加占空比为50％的驱动信号；4)所述LLC变换器开启频率扰动模式，即首先判断扰动步长Δf的方向，如果Δf＝0，则将设定的起始频率frs作为谐振频率点，否则以设定起始频率frs为起点，以Δf为步长进行频率扰动，并计算LLC变换器的电压增益，通过增益的变化方向判断扰动方向，如果增益增加则继续原方向扰动，如果增益减小则表明前一个频率点即为谐振频率点；5)所述双向Buck/Boost变换器开启功率扰动模式，即将步骤2)的给定电流值以设定步长依次增加至额定值的100％，将步骤2)～步骤4)重复n次，得到n个频率点，标记为fr1，fr1…frn，其中n为重复次数，则混合逆变器的充放电回路运行频率设置为：fr＝∑(fr1…frn)/n。步骤4)中，所述频率扰动模式包含首次扰动时通过在设定起点频率frs的正负两个方向分别扰动一次，取增益变大的方向为扰动方向，若正负方向增益均变小则表明无需扰动。步骤5)中，所述功率扰动模式中起始功率大于50％额定功率。步骤5)中，所述功率扰动模式中以10％步长增加至额定值的100％。上述DC/AC逆变器为单相逆变器或者三相逆变器。上述DC/AC逆变器通过功率平衡控制来稳定直流母线电压。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于LLC电路的增益特性并结合若干控制步骤能够快速、精确地确定系统的谐振频率，能够使充放电回路工作在最佳频率点，不仅能够提高电路的效率、减少EMI干扰，同时该频率点的增益固定，能够简化电路的设计过程。校准过程中无需精准的参考电压源和额外的接线，在设备的正常使用过程中即可开启该谐振频率校正程序。并且该方案只需要很少的数据存储空间，运算速度较快。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的电路拓扑图；图2为本专利技术的单相DC/AC逆变器电压闭环控制框图；图3为本专利技术的三相DC/AC逆变器电压闭环控制框图；图4为本专利技术的双向Buck/Boost变换器电流闭环控制框图；图5为本专利技术的双向LLC变换器反向运行时传递函数的在不同品质因数下的增益曲线；图6为本专利技术的实施流程图。具体实施方式如图6所示，一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，包括以下步骤：1)并网侧DC/AC逆变器工作于直流母线恒电压闭环控制模式；2)双向Buck/Boost变换器工作于恒电流闭环控制模式，电流方向应使LLC变换器工作于反向运行模式；3)LLC变换器工作于反向运行模式，与谐振电容同侧的H桥的全控开关器件无驱动信号，其体二极管构成不控整流电路，与变压器直连的H桥的全控开关施加占空比为50％的驱动信号；4)LLC变换器开启频率扰动模式，设置一个扰动步长Δf，以设计谐振频率frs为起点进行频率扰动，并计算LLC电路的电压增益，通过增益的变化方向判断扰动方向，直至找到最大增益，并记录该增益对应的频率点；5)双向Buck/Boost变换器开启功率扰动模式，将步骤2的给定电流值以特定步长依次增加至额定值的100％，将步骤2～步骤4重复多次，得到多个频率点，标记为fr1，fr1…frn，其中n为重复次数，混合逆变器的充放电回路运行频率设置为：fr＝∑(fr1…frn)/n。本实施例中，所述步骤4)的频率扰动模式包含首次扰动时通过在正负两个方向分别扰动一次判断频率扰动的方向。本实施例中，所述步骤5)的功率扰动模式中起始功率大于50％额定功率。本实施例中，所述步骤5)的功率扰动模式中以10％步长增加至额定值的100％。本实施例中，所述DC/AC逆变器为单相逆变器或者三相逆变器。本实施例中，所述DC/AC逆变器通过功率平衡控制来稳定直流母线电压。以下结合附图具体叙述本专利技术的实施例。图1中显示了一种单相并网型混合逆变器的拓扑结构，包括双向LLC谐振变换器101、双向Buck/Boost变换器102及全桥逆变器103。其中LLC谐振变换器101的直流输出端与双向Buck/Boost变换器102的输入端相连，并在直流母线两端连接有滤波电容C2，双向Buck/Boost变换器102的输出端与全桥逆变器103的直流输入端相连，并在直流母线两端连接有滤波电容C3。。其中，101102103所构成的基本功能单元，为本领域公知常识，无需进行解释。所以也无需介绍各单元中“谐振电容、H桥、全控开关器件、二极管、不控整流电路、变压器、全控开关”等公知基本元件的连接方式。这种逆变器通常还有一个连接光伏电池板的Boost升压电路，在本专利技术中该电路是无关的。采用由LLC电路和Buck/Boost电路构成双级DC/DC变换器的优点是显而易见的，前级的LLC电路实现了一种高效的直流变压器功能，后级Buck/Boost电路的控制则更加简单。LLC电路不需要调频来调节电路的输出电压，因此固定在谐振频率点运行是最佳的。其谐振频率fr由谐振电感Lr和谐振电容Cr决定，如式1所示：但由于电感和电容相对较低的制造精度及电路中不可准确预估的杂散参数的影响，批量生产的混合逆变器均工作在统一的谐振频率点是较困难的，因此有必要让单独的逆变器在正常投运前自动寻找各自的谐振频率。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将并网侧DC/AC逆变器工作于直流母线恒电压闭环控制模式；2)将双向Buck/Boost变换器工作于恒电流闭环控制模式，给定电流方向应使LLC变换器工作于反向运行模式；3)所述LLC变换器工作于反向运行模式，与谐振电容同侧的H桥的全控开关器件无驱动信号，其中，体二极管构成不控整流电路，给与变压器直连的H桥的全控开关施加占空比为50％的驱动信号；4)所述LLC变换器开启频率扰动模式，即首先判断扰动步长Δf的方向，如果Δf＝0，则将设定的起始频率frs作为谐振频率点，否则以设定起始频率frs为起点，以Δf为步长进行频率扰动，并计算LLC变换器的电压增益，通过增益的变化方向判断扰动方向，如果增益增加则继续原方向扰动，如果增益减小则表明前一个频率点即为谐振频率点；5)所述双向Buck/Boost变换器开启功率扰动模式，即将步骤2)的给定电流值以设定步长依次增加至额定值的100％，将步骤2)～步骤4)重复n次，得到n个频率点，标记为fr1，fr1…frn，其中n为重复次数，则混合逆变器的充放电回路运行频率设置为：fr＝∑(fr1…frn)/n。...

【技术特征摘要】
1.一种混合逆变器中充放电回路自动寻优的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将并网侧DC/AC逆变器工作于直流母线恒电压闭环控制模式；2)将双向Buck/Boost变换器工作于恒电流闭环控制模式，给定电流方向应使LLC变换器工作于反向运行模式；3)所述LLC变换器工作于反向运行模式，与谐振电容同侧的H桥的全控开关器件无驱动信号，其中，体二极管构成不控整流电路，给与变压器直连的H桥的全控开关施加占空比为50％的驱动信号；4)所述LLC变换器开启频率扰动模式，即首先判断扰动步长Δf的方向，如果Δf＝0，则将设定的起始频率frs作为谐振频率点，否则以设定起始频率frs为起点，以Δf为步长进行频率扰动，并计算LLC变换器的电压增益，通过增益的变化方向判断扰动方向，如果增益增加则继续原方向扰动，如果增益减小则表明前一个频率点即为谐振频率点；5)所述双向Buck/Boost变换器开启功率扰动模式，即将步骤2)的给定电流值以设定步长依次增加至额定值的100％，将步骤2)～步骤4)重复n次，得到n...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖遥，王祺，詹国敏，赵兴国，许斌斌，
申请(专利权)人：江苏辉伦太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32