一种三电平双向DCDC变换器控制方法技术

本发明专利技术公开一种三电平双向DCDC变换器控制方法，涉及自动控制技术和电力电子技术领域，包括三电平双向DCDC变换器，所述三电平双向DCDC变换器的拓扑电路为三电平I形电路，电路的左边为原边，右边为副边，中间为变压器，且变压器两端各串接一个储能电感，所述三电平I形电路采用原副边对称式结构，以I型三电平电路的双边占空比加移相控制策略，能够对变换器的输出直流电压进行闭环控制，实现电压的升降。

A Three-level Bidirectional DCDC Converter Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种三电平双向DCDC变换器控制方法
本专利技术涉及自动控制技术和电力电子
，具体涉及一种三电平双向DCDC变换器控制方法。
技术介绍
随着电力电子技术的发展和世界能源结构的变化，电力电子及其控制技术扮演着越来越重要的角色，其中大功率高频直流电源的应用地位也越来越重要，其对大功率直流电源的功能需求提出了更高的要求。现有的DC/DC变换器一般为单向DC/DC变换器，即升压或降压，少数使用的双向DC/DC变换器一般为全桥DC/DC变换器或者两电平半桥DC/DC变换器。单向DC/DC变换器转换方式单一，功率方向单一；全桥DC/DC变换器或者两电平半桥DC/DC变换器的开关管的电压应力大，电压电压较高时，必须选用耐压较高的开关器件，硬件成本高。传统的变换器的控制方法，则难以满足了三电平双向DCDC变换器的直流电压的升降压要求，难以确保其带载大功率负载的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三电平双向DCDC变换器控制方法，三电平双向DCDC变换器的拓扑结构采用原副边对称式结构，能够实现能量的双向流动，并以I型三电平电路的双边占空比加移相控制策略，能够对变换器的输出直流电压进行闭环控制，实现电压的升降，本专利技术实现了直流电压的升降压要求，并且能够带载大功率运行。一种三电平双向DCDC变换器控制方法，包括三电平双向DCDC变换器，所述三电平双向DCDC变换器的拓扑电路为三电平I形电路，电路的左边为原边电路，右边为副边电路，中间为变压器，且变压器两端各串接一个储能电感，所述三电平I形电路采用原副边对称式结构；所述原边电路中包括第一直流电源、第一二极管、第二二极管，所述第一直流电源与第一支撑电容、第二支撑电容串联；且第一直流电源还与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管串联；所述第一支撑电容、第二支撑电容与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管并联；所述第一二极管的正极接第一开关管的负极，所述第二二极管的负极接第三开关管的负极，所述第二二极管的正极接第一二极管的负极，且第二二极管的正极还接第一支撑电容的负极；所述三电平双向DCDC变换器控制方法是：采用原副边双边占空比控制及移相闭环控制，包括以下步骤：第一步：设输出电压给定值为Uref，输出电压实际值为U0，原边PI调节值为ΔU1,副边PI调节值为ΔU2，根据设定的输出电压通过PI调节计算出原边和副边占空比；第二步：根据计算出的PI调节值与变换器输出的三角波周期Ts，比较产生PWM信号，设ΔU1与三角波比较后的信号为S14，限幅Ts>S14>Ts/2,ΔU2与三角波比较后的信号为S24，Ts>S24>Ts/2,通过对S14和S24移相半个周期得到S11和S21；第三步：生成开关管方波驱动信号，驱动系统工作并监测输出电压。优选的，所述变压器为中频变压器，且变压器的变比为1:1。优选的，所述三电平I形电路中的二极管都为型号相同的钳位二极管。优选的，所述三电平I形电路中的各开关管的型号相同，且各支撑电容的型号也相同。优选的，所述三电平I形电路的原边通过PI调节得出原边调节结果为：ΔU1＝KP1*(Uref-U0)+KI1*∫(Uref-U0)dt其中KP1为原边PI调节的比例常数，KI1为原边PI调节的积分常数。优选的，所述三电平I形电路的副边通过PI调节得出原边调节结果为：ΔU2＝KP2*(Uref-U0)+KI2*∫(Uref-U0)dt其中KP2为副边PI调节的比例常数，KI2为副边PI调节的积分常数。本专利技术的优点在于：三电平双向DCDC变换器的拓扑结构采用原副边对称式结构，能够实现能量的双向流动，并以I型三电平电路的双边占空比加移相控制策略，能够对变换器的输出直流电压进行闭环控制，实现电压的升降，本专利技术实现了直流电压的升降压要求，并且能够带载大功率运行。附图说明图1为本专利技术的控制方法流程图。图2为本专利技术的三电平双向DCDC变换器的拓扑结构图。图3为本专利技术的拓扑电路副边接负载的仿真拓扑结构图。图4为本专利技术的系统控制策略及产生的三电平波形和电流波形图。图5为本专利技术的输出电压设定值为200V，输出仿真波形图。图6为本专利技术的输出电压设定值为800V，输出仿真波形图。图7为本专利技术的输出电压设定值为800V，负载为32Ω，输出仿真波形图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1至图7所示，一种三电平双向DCDC变换器控制方法，包括三电平双向DCDC变换器，所述三电平双向DCDC变换器的拓扑电路为三电平I形电路，电路的左边为原边电路，右边为副边电路，中间为变压器，且变压器两端各串接一个储能电感，所述三电平I形电路采用原副边对称式结构；所述原边电路中包括第一直流电源V1，所述第一直流电源V1与第一支撑电容C1、第二支撑电容串联C2；且第一直流电源V1还与第一开关管T11、第二开关管T12、第三开关管T13、第四开关管串联T14；所述第一支撑电容C1、第二支撑电容C2与第一开关管T11、第二开关管T12、第三开关管T13、第四开关管T14并联；还包括第一二极管D1、第二二极管D2，所述第一二极管D1的正极接第一开关管T11的负极，所述第二二极管D2的负极接第三开关管T13的负极，所述第二二极管D2的正极接第一二极管D1的负极，且第二二极管D2的正极还接第一支撑电容C1的负极；(以下描述中，相对应的符号即代替各电路元器件)该拓扑图采用I型结构，左边为原边，由直流电源V1提供电压支撑，支撑电容C1和C2串联接在直流源两端，电容两端连接I型结构，中间为中频变压器，实现原副边的隔离作用，中频变压器两端串接两个储能电感L1和L2，D1、D2、D3、D4钳位二极管，为系统提供控制回路，该拓扑采用原副边对称式结构，通过控制策略实现电压的升降和能量的双向流通。所述三电平双向DCDC变换器控制方法是：采用原副边双边占空比控制及移相闭环控制，包括以下步骤：第一步：设输出电压给定值为Uref，输出电压实际值为U0，原边PI调节值为ΔU1,副边PI调节值为ΔU2，根据设定的输出电压通过PI调节计算出原边和副边占空比；第二步：根据计算出的PI调节值与变换器输出的三角波周期Ts，比较产生PWM信号，设ΔU1与三角波比较后的信号为S14，限幅Ts>S14>Ts/2,ΔU2与三角波比较后的信号为S24，Ts>S24>Ts/2,通过对S14和S24移相半个周期得到S11和S21；第三步：生成开关管方波驱动信号，驱动系统工作并监测输出电压。所述变压器为中频变压器，且变压器的变比为1:1。所述三电平I形电路中的二极管都为型号相同的钳位二极管。用于直接的限制电压。所述三电平I形电路中的各开关管的型号相同，且各支撑电容的型号也相同。所述三电平I形电路的原边通过PI调节得出原边调节结果为：ΔU1＝KP1*(Uref-U0)+KI1*∫(Uref-U0)dt其中KP1为原边PI调节的比例常数，KI1为原边PI调节的积分常数。所述三电平I形电路的副边通过PI调节得出原边调节结果为：ΔU2＝KP2*(Uref-U0)+KI2*∫(Uref-U0)dt其中KP2为副边P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平双向DCDC变换器控制方法，其特征在于，包括三电平双向DCDC变换器，所述三电平双向DCDC变换器的拓扑电路为三电平I形电路，电路的左边为原边电路，右边为副边电路，中间为变压器，且变压器两端各串接一个储能电感，所述三电平I形电路采用原副边对称式结构；所述原边电路中包括第一直流电源、第一二极管和第二二极管，所述第一直流电源与第一支撑电容、第二支撑电容串联，且第一直流电源还与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管串联，所述第一支撑电容、第二支撑电容与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管并联；所述第一二极管的正极接第一开关管的负极，所述第二二极管的负极接第三开关管的负极，所述第二二极管的正极接第一二极管的负极，且第二二极管的正极还接第一支撑电容的负极；所述三电平双向DCDC变换器控制方法是：采用原副边双边占空比控制及移相闭环控制，包括以下步骤：第一步：设输出电压给定值为Uref，输出电压实际值为U0，原边PI调节值为ΔU1,副边PI调节值为ΔU2，根据设定的输出电压通过PI调节计算出原边和副边占空比；第二步：根据计算出的PI调节值与变换器输出的三角波周期Ts，比较产生PWM信号，设ΔU1与三角波比较后的信号为S14，限幅Ts>S14>Ts/2,ΔU2与三角波比较后的信号为S24，Ts>S24>Ts/2,通过对S14和S24移相半个周期得到S11和S21；第三步：生成开关管方波驱动信号，驱动系统工作并监测输出电压。...

【技术特征摘要】
1.一种三电平双向DCDC变换器控制方法，其特征在于，包括三电平双向DCDC变换器，所述三电平双向DCDC变换器的拓扑电路为三电平I形电路，电路的左边为原边电路，右边为副边电路，中间为变压器，且变压器两端各串接一个储能电感，所述三电平I形电路采用原副边对称式结构；所述原边电路中包括第一直流电源、第一二极管和第二二极管，所述第一直流电源与第一支撑电容、第二支撑电容串联，且第一直流电源还与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管串联，所述第一支撑电容、第二支撑电容与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管并联；所述第一二极管的正极接第一开关管的负极，所述第二二极管的负极接第三开关管的负极，所述第二二极管的正极接第一二极管的负极，且第二二极管的正极还接第一支撑电容的负极；所述三电平双向DCDC变换器控制方法是：采用原副边双边占空比控制及移相闭环控制，包括以下步骤：第一步：设输出电压给定值为Uref，输出电压实际值为U0，原边PI调节值为ΔU1,副边PI调节值为ΔU2，根据设定的输出电压通过PI调节计算出原边和副边占空比；第二步：根据计算出的PI调节值与变换器输出的三角波周期Ts，比较产生PWM信号，设ΔU1与三角波比较后的信号为S14，限幅Ts>S14>Ts/2,ΔU...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文强，葛愿，赵义永，李松涛，夏荣坤，王佳，徐阿强，
申请(专利权)人：芜湖康爱而电气有限公司，安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34