一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置，获取双向隔离型直流变换器中DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率；基于有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；基于所述移相控制角度差对DC/AC变换器和AC/DC变换器进行控制，基于双向隔离型直流变换器的移相控制角度差实现双向隔离型直流变换器电压不匹配补偿控制，提高了双向隔离型直流变换器整体运行效率，且改善了运行性能；本发明专利技术提供的技术方案通过相量分析法得到移相控制下双向隔离型直流变换器的相量，进而通过双向隔离型直流变换器的相量确定变换器两侧电压匹配情况，通过引入内移相实现双向隔离型直流变换器电压匹配控制。

【技术实现步骤摘要】
一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置
本专利技术涉及直流变换
，具体涉及一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置。
技术介绍
考虑到多个交直流电压变换匹配，功率双向主动控制，以及不同电压等级间电气隔离与接地保护等关键问题，交直流多电压等级无缝混合配电系统是面向未来能源互联网的新型配电发展方向。作为混合配电系统的直流变换环节，多采用具有高功率密度、高效率、结构简单、软开关等优势等优点的双向隔离型直流变换器，通过双向隔离型直流变换器实现混合配电系统中多个直流电压等级间隔离、变换与功率控制。双向隔离型直流变换器输出端连接分布式电源(电池、电容、有源负荷等)，其输入端连接直流母线，其内部的高频变压器变比为双向隔离型直流变换器输入端直流电压和输出端直流电压的比值。理想运行状态下，双向隔离型直流变换器输入端直流电压与输出电直流电压恒定且输入端直流电压与输出电直流电压匹配，即高频变压器变比为1。然而，实际运行过程中，输出电直流电压随着运行状态变化发生波动，输入电直流电压也会因接入母线负荷增大或减小而波动，此时双向隔离型直流变换器两侧电压偏离原有标准值，则高频变压器变比不再为1，即双向隔离型直流变换器电压不匹配。双向隔离型直流变换器的电压不匹配容易导致双向隔离型直流变换器出现特性丢失问题，主要表现为：1)双向隔离型直流变换器的中高频交流环节电流波形系数变化，直接体现是交流环节电流谐波量变化，电流应力提升，带来开关管、高频变压器的损耗变化；2)双向隔离型直流变换器原有可实现软开关开断条件发生变化，造成双向隔离型直流变换器的软开关特性丢失，变为硬性开断，开关损耗增加，双向隔离型直流变换器整体效率变低。针对以上双向隔离型直流变换器的电压不匹配容易导致双向隔离型直流变换器出现特性丢失问题，现有技术中一般以回流功率为优化计算目标函数对双向隔离型直流变换器进行优化控制，一方面，回流功率并不能完全等效为软开关的等效数学模型，建模计算结果与控制结果都不准确；另一方面，采用回流功率建模过程过于复杂，数学计算量过大，不能直接直观表现软开关补偿控制原理，导致双向隔离型直流变换器整体运行效率较低，且运行性能差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中运行效率较低且运行性能差的不足，本专利技术提供一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，包括：获取双向隔离型直流变换器中DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率；当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；基于所述移相控制角度差对DC/AC变换器和AC/DC变换器进行电压补偿。所述基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差，包括：基于DC/AC变换器和AC/DC变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；基于获取的DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差、AC/DC变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及AC/DC变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。所述基于获取的DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差、AC/DC变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及AC/DC变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：当Vin/mVout＞1时，基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；当Vin/mVout＜1时，确定DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；其中，Vin为DC/AC变换器的直流侧电压，Vout为AC/DC变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。当Vin/mVout＞1时，所述第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差按下式确定：式中，α1为DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差，Vin为DC/AC变换器的直流侧电压，Vout为AC/DC变换器的直流侧电压。所述基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：当Vin/mVout＞1时，满足α2＝α3，将以及α2＝α3带入DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；当Vin/mVout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(Vout_ref/Vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(Vout_ref/Vout)带入DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，Vout_ref为AC/DC变换器的直流侧电压参考值。所述DC/AC变换器和AC/DC变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系按下式确定：式中，为DC/AC变换器的交流电压2n+1次谐波分量，为AC/DC变换器的交流电压2n+1次谐波分量，为双向隔离型直流变换器的交流电流2n+1次谐波分量，C为高频变压器的等效电容，LS为高频变压器的漏电感，ω为开关频率的角速度，j为复数单位。所述DC/AC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，包括：/n获取双向隔离型直流变换器中DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率；/n当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；/n基于所述移相控制角度差对DC/AC变换器和AC/DC变换器进行电压补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，包括：
获取双向隔离型直流变换器中DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率；
当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；
基于所述移相控制角度差对DC/AC变换器和AC/DC变换器进行电压补偿。


2.根据权利要求1所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，所述基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差，包括：
基于DC/AC变换器和AC/DC变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；
基于获取的DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差、AC/DC变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及AC/DC变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。


3.根据权利要求2所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，所述基于获取的DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差、AC/DC变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及AC/DC变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：
当Vin/mVout＞1时，基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、AC/DC变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当Vin/mVout＜1时，确定DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，Vin为DC/AC变换器的直流侧电压，Vout为AC/DC变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。


4.根据权利要求3所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，当Vin/mVout＞1时，所述第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差按下式确定：



式中，α1为DC/AC变换器中第二桥臂与DC/AC变换器中第一桥臂的移相控制角度差，Vin为DC/AC变换器的直流侧电压，Vout为AC/DC变换器的直流侧电压。


5.根据权利要求4所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，所述基于所述DC/AC变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：
当Vin/mVout＞1时，满足α2＝α3，将以及α2＝α3带入DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当Vin/mVout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(Vout_ref/Vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(Vout_ref/Vout)带入DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，Vout_ref为AC/DC变换器的直流侧电压参考值。


6.根据权利要求5所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，所述DC/AC变换器和AC/DC变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系按下式确定：



式中，为DC/AC变换器的交流电压2n+1次谐波分量，为AC/DC变换器的交流电压2n+1次谐波分量，为双向隔离型直流变换器的交流电流2n+1次谐波分量，C为高频变压器的等效电容，LS为高频变压器的漏电感，ω为开关频率的角速度，j为复数单位。


7.根据权利要求6所述的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，其特征在于，所述DC/AC变换器和AC/DC变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系按下式确定：

【专利技术属性】
技术研发人员：沙广林，段青，盛万兴，段祥骏，赵彩虹，马春艳，傅鲁敏，郑义，
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，国网上海市电力公司，国网上海能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11