多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法及装置，所述方法包括：根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源；利用所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率。本发明专利技术提供的技术方案通过解析多端口隔离型直流变换器的有源桥拓扑结构共性、谐振单元类型以及多绕组磁路耦合关系，提出了多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率分析方法，为优化多端口隔离型直流变换器的能量传输、分配控制，提升效率和功率密度奠定了坚实的基础。

【技术实现步骤摘要】
多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法及装置
本专利技术涉及交直流混合配电的
，具体涉及多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法及装置。
技术介绍
随着更大规模的配电需求与更多类型的“源”与“荷”元素接入，带来了配电网复杂性激增、设备间交互作用愈加频繁与激烈、多向功率流动更加明显、以及电气隔离与保护要求更加严格等一系列问题。以能量路由器为枢纽构建的交直流混合配电系统，实现了分布式电源、柔性负荷的即插即用、交直流电力定制和潮流主动可控等功能。在此背景下，多端口隔离型直流变换器(MultiportBidirectionalIsolatedDC/DCConverter,MBIDC)应运而生，作为能量路由器的核心环节，其利用多绕组中高频变压器的交变磁场耦合结构建立中高频交流共用能量回路，实现多个电压等级的直流电压变换、能量交换与电气隔离，减少了变换级数与开关器件数量，降低成本、提升效率，进一步优化了变换器拓扑结构，简化交直流配电系统架构；此外，多端口融合所带来的集中控制，更利于不同端口间能量传输的统一调配，显著提升直流环节的接纳能力与供电性能。但MBIDC因多绕组磁路关系复杂，且变换器的有源桥和谐振单元结构多变，造成了变换器拓扑耦合等一系列问题，所以建立MBIDC的等效模型、分析多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率成为目前亟待解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术提供多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法及装置，通过本方法，解析多端口隔离型直流变换器的有源桥拓扑结构共性、谐振单元类型以及多绕组磁路耦合关系，根据有源桥交流侧电压激励源的频域相量和多绕组耦合等效电感，确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率，为优化多端口隔离型直流变换器的能量传输、分配控制，提升效率和功率密度奠定坚实的基础。本专利技术提供的多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法，所述多端口隔离型直流变换器包括：共用磁芯及共用磁芯的端口对应的谐振单元和有源桥，其改进之处在于，包括：根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源；利用所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率。优选的，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源之前，包括：按下式确定所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量上式中，Vi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的直流侧电压，αi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥超前臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，αi-1为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥滞后臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角。优选的，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源之前，包括：按下式确定所述共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯的绕组耦合等效电感Zm：上式中，Mix为共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Mim为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Mmx为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Lmm为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组的等效自感，K为共用磁芯的的端口总数。优选的，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源，包括：按下式确定共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电流激励源上式中，分别为共用磁芯的第i个端口和第x个端口对应的有源桥交流电压激励源的频域相量，Zp为共用磁芯的第p个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zq为共用磁芯的第q个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zy为共用磁芯的第y个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zi为共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zx为共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，ω为角频率，j为设定的复数，K为多端口隔离型直流变换器的端口总数。优选的，所述利用共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率，包括：按下式确定共用磁芯的第i个端口对应的有源桥复功率有功功率分量pi及无功功率分量qi：上式中，是共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流电压激励源的频域相量的共轭复数，Vi为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的直流侧电压，αi为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥超前臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，αi-1为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥滞后臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电流激励源，ω为角频率，j为设定的复数，为有源桥复功率的实部，为有源桥复功率的虚部，pi为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的有功功率分量，qi是共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的无功功率分量。多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定装置，所述多端口隔离型直流变换器包括：共用磁芯及共用磁芯的端口对应的谐振单元和有源桥，其改进之处在于，所述装置包括：第一确定模块，用于根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源；第二确定模块，用于利用所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率。优选的，所述第一确定模块，包括：第一计算单元，用于按下式确定所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量上式中，Vi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的直流侧电压，αi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥超前臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，αi-1为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥滞后臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角。第二计算单元，用于按下式确定所述共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯的绕组耦合等效电感Zm：上式中，Mix为共用磁芯的第i个端口对应的共用磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法，所述多端口隔离型直流变换器包括：共用磁芯及共用磁芯的端口对应的谐振单元和有源桥，其特征在于，所述方法包括：/n根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源；/n利用所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率。/n

【技术特征摘要】
1.多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率确定方法，所述多端口隔离型直流变换器包括：共用磁芯及共用磁芯的端口对应的谐振单元和有源桥，其特征在于，所述方法包括：
根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源；
利用所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源之前，包括：
按下式确定所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量



上式中，Vi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的直流侧电压，αi为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥超前臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，αi-1为所述共用磁芯的第i个端口对应的有源桥滞后臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于所述共用磁芯的第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源之前，包括：
按下式确定所述共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯的绕组耦合等效电感Zm：



上式中，Mix为共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Mim为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Mmx为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组与共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组间的等效互感，Lmm为共用磁芯的第m个端口对应的共用磁芯绕组的等效自感，K为共用磁芯的的端口总数。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电压激励源的频域相量和共用磁芯的绕组耦合等效电感确定所述共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源，包括：
按下式确定共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电流激励源



上式中，分别为共用磁芯的第i个端口和第x个端口对应的有源桥交流电压激励源的频域相量，Zp为共用磁芯的第p个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zq为共用磁芯的第q个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zy为共用磁芯的第y个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zi为共用磁芯的第i个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，Zx为共用磁芯的第x个端口对应的共用磁芯绕组的耦合等效电感，ω为角频率，j为设定的复数，K为多端口隔离型直流变换器的端口总数。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用共用磁芯的端口对应的有源桥交流侧电流激励源确定多端口隔离型直流变换器的有源桥复功率，包括：
按下式确定共用磁芯的第i个端口对应的有源桥复功率有功功率分量pi及无功功率分量qi：



上式中，是共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流电压激励源的频域相量的共轭复数，Vi为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥的直流侧电压，αi为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥超前臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，αi-1为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥滞后臂开关管的驱动信号延迟参考相位相对于第1个端口对应的有源桥超前臂开关管驱动信号相位的移相角，为共用磁芯的第i个端口对应的有源桥交流侧电流激励源，ω为角频...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙广林，段青，盛万兴，马春艳，赵彩虹，谭璐，洪君，田昕，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11