一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法及装置，N个相同的DAB变换器输出串联输出并联，分别通过输入均压控制和输出电压控制得到第一移相比D

Decoupling control method and device of a dab converter with input series output parallel

The invention discloses a decoupling control method and device of a dab converter with input series output in parallel. N identical DAB converters have output series output in parallel. The first shift ratio D is obtained through input voltage sharing control and output voltage control respectively

【技术实现步骤摘要】
一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法及装置
本专利技术属于电力电子变压器的
，更具体地，涉及一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法及装置。
技术介绍
伴随着传统化石能源的消耗与环境污染问题日益趋于严峻，以风力发电、光伏发电为代表的分布式能源以其环保性、配置灵活、就近送电、等优点受到广泛重视。特别是随着智能电网的发展，分布式能源及储能单元的灵活接入成为智能电网发展中的重要目标。直流电网的发展可以有效解决分布式能源与大电网之间的矛盾，提高可再生能源在电网系统中的占比，充分发挥分布式能源的价值和效益。直流固态变压器作为直流微电网的核心装置之一，通过电力电子变换器实现电能变换，克服了传统交流送变电的缺点。直流变换器作为电力电子变压器中的关键技术，很大程度上决定了电力电子变压器的性能。因此，高性能直流变换器技术的研究对于直流配电网和直流微电网发展具有重要意义。隔离型双有源桥(DualActiveBridge，DAB)变换器是典型的隔离级拓扑结构，其能量可以进行双向传输，大范围内实现软开关，总共有三个控制自由度，控制灵活，可以实现升压、降压变换。因此DAB变换器在DC-DC变换中得到了广泛应用。对于直流配用电系统中的直流变压器而言，中压侧电压通常在10kV以上，二次侧为居民用户电压一般为400V左右。目前功率半导体器件电压等级和电网需求差距明显，无法满足电力系统高压大功率应用的需求，需要通过电路拓扑实现中高压输入。因此通常采用级联结构，通过对低压低功率模块进行输入输出串并联进行组合提高系统容量和效率。级联型模块化DAB拓扑优点包括可以通过引入冗余模块来提高可靠性、器件的标准化有助于减少工业成本和时间、低压等级的器件应用于高压场合，器件损耗小，变换器效率提高以及提供多个变换器交错输出的可能性，使得输出纹波减小以减小输出滤波器的尺寸。因此输入串联输出并联的双有源桥DAB变换器可以很好地满足直流配电网输入侧承受高电压输出侧输出大电流的要求。但传统单移相控制下的DAB变换器只有一个控制自由度，对于其解耦控制是通过构建中间解耦矩阵，通过中间变量对控制量进行控制。但是控制环路之间仍然存在耦合，这使得系统中每一个控制回路的输入信号对所有回路的输出都会有影响，而每一个回路的输出又会受到所有输入的作用。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法及装置，旨在增加DAB变换器的控制自由度降低模块之间的依赖程度。为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法，N个相同的DAB变换器输出串联输出并联，每个DAB变换器由第一直流电压源、第二直流电压源、中高频变压器、变压器一次侧H1、变压器二次侧H2和电感L组成，变压器一次侧H1包括4个有源开关器件Q1～Q4，变压器二次侧H2包括四个有源开关器件Q5～Q8；变压器一次侧H1的直流母线的正极与第一直流电压源的正极相连，变压器一次侧H1的直流母线的负极与第一直流电压源的负极相连，变压器一次侧H1的交流侧通过电感L与中高频变压器的原边相连；变压器二次侧H2的直流母线的正极与第二直流电压源的正极相连，变压器二次侧H2的直流母线的负极与第二直流电压源的负极相连，变压器二次侧H2的交流侧与中高频变压器的副边相连；中高频变压器的变比为n:1；其特征在于，该方法包括以下步骤：分别通过输入均压控制和输出电压控制得到第一移相比Di和第二移相比De；第一移相比Di和第二移相比De通过移相控制得到开关管驱动脉冲序列之间的控制时序；具有控制时序的开关控制信号输入到DAB变换器的变压器一次侧H1各开关器件Q1～Q4、变压器二次侧H2各开关器件Q5～Q8的控制端，完成控制过程。进一步地，输入均压控制对各DAB变换器的输入电压进行均压控制，实现每个DAB变换器的输入电压均衡。进一步地，输出电压控制对各DAB变换器的输出电压进行调控，使其稳定在指令值。进一步地，移相控制分别根据输入均压控制和输出电压控制产生对应的DAB变换器的开关管驱动脉冲序列。按照本专利技术的另一方面，提供了一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制装置，包括解耦控制器和移相控制器，解耦控制器包括输入均压控制器和输出电压控制器；输入均压控制器用于输出第一移相比Di；输出电压控制器用于输出第二移相比De；移相控制器用于利用第一移相比Di和第二移相比De得到开关管驱动脉冲序列之间的控制时序。进一步地，输入均压控制器对各DAB变换器的输入电压进行均压控制，实现每个DAB变换器的输入电压均衡。进一步地，输出电压控制器对各DAB变换器的输出电压进行调控，使其稳定在指令值。进一步地，移相控制器对应的各开关控制信号的输出端分别与DAB变换器的变压器一次侧H1的有源开关器件Q1～Q4的控制信号的输入端和DAB变换器的变压器二次侧H2的有源开关器件Q5～Q8的控制信号的输入端相连。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：1、本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法通过利用DAB变换器的双重移相控制的两个移相控制自由度，分别用于控制输入均压和输出电压恒定，相比于传统单移相控制，通过增加控制自由度，可以实现输出电压控制与输入电压均压控制之间完全解耦，实现模块之间不需要互联；2、本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法的解耦控制为分布式控制，输入均压环路与输出电压环路之间无交叉无耦合，控制环路更加简单可靠，减少了工业成本和周期；3、本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器采用输入串联和输出并联，输入侧采用串联结构可以在输入侧采用低耐压等级的开关器件，发挥其低成本，以及输入侧的低开关损耗的性能，输出侧采用并联结构可以在输出侧提供低压大电流，极好地适配大输入侧承受大电压输出侧需要大电流的应用场合。附图说明图1是本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器拓扑图；图2是本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器的功率电路拓扑图；图3是本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器解耦控制示意图；图4是本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器的开关管驱动脉冲序列及工作波形示意图；图5是现有输入串联输出并联的DAB变换器的单移相控制框图；图6是本专利技术提供的输入串联输出并联的DAB变换器的双重移相控制框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法，其中，如图1所示，DAB单元1至DAB单元N为N个相同的DAB变换器拓扑结构，DAB单元1至DAB单元N在输入端分别与各自的输入电容并联然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法，N个相同的DAB变换器输出串联输出并联，所述DAB变换器由第一直流电压源、第二直流电压源、中高频变压器、变压器一次侧H1、变压器二次侧H2和电感L组成，所述变压器一次侧H1包括4个有源开关器件Q1～Q4，变压器二次侧H2包括四个有源开关器件Q5～Q8；所述变压器一次侧H1的直流母线的正极与第一直流电压源的正极相连，变压器一次侧H1的直流母线的负极与第一直流电压源的负极相连，变压器一次侧H1的交流侧通过电感L与中高频变压器的原边相连；所述变压器二次侧H2的直流母线的正极与第二直流电压源的正极相连，变压器二次侧H2的直流母线的负极与第二直流电压源的负极相连，变压器二次侧H2的交流侧与中高频变压器的副边相连；所述中高频变压器的变比为n:1；其特征在于，该方法包括以下步骤：/n分别通过输入均压控制和输出电压控制得到第一移相比D

【技术特征摘要】
1.一种输入串联输出并联的DAB变换器的解耦控制方法，N个相同的DAB变换器输出串联输出并联，所述DAB变换器由第一直流电压源、第二直流电压源、中高频变压器、变压器一次侧H1、变压器二次侧H2和电感L组成，所述变压器一次侧H1包括4个有源开关器件Q1～Q4，变压器二次侧H2包括四个有源开关器件Q5～Q8；所述变压器一次侧H1的直流母线的正极与第一直流电压源的正极相连，变压器一次侧H1的直流母线的负极与第一直流电压源的负极相连，变压器一次侧H1的交流侧通过电感L与中高频变压器的原边相连；所述变压器二次侧H2的直流母线的正极与第二直流电压源的正极相连，变压器二次侧H2的直流母线的负极与第二直流电压源的负极相连，变压器二次侧H2的交流侧与中高频变压器的副边相连；所述中高频变压器的变比为n:1；其特征在于，该方法包括以下步骤：
分别通过输入均压控制和输出电压控制得到第一移相比Di和第二移相比De；
所述第一移相比Di和第二移相比De通过移相控制得到开关管驱动脉冲序列之间的控制时序；
所述具有控制时序的开关控制信号输入到DAB变换器的变压器一次侧H1各开关器件Q1～Q4、变压器二次侧H2各开关器件Q5～Q8的控制端，完成控制过程。


2.根据权利要求1所述的解耦控制方法，其特征在于，所述输入均压控制通过调节第一移相比Di对各DAB变换器的输入电压进行均压控制，实现每个DAB变换器的输入电压均衡。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，胡燕，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42