减少变换器无功功率的方法及装置制造方法及图纸

本公开的实施例提供了一种减少变换器无功功率的方法及装置，该方法根据原边开关管的开关信号的移项占空比、副边开关管的开关信号的移项占空比、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，得到限制无功功率的约束条件；在所述约束条件满足的前提下，通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，得到变换器的最大化传递功率；在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤。该方法在保证消除无功功率，减少损耗的前提下，最大限度地提高了变换器传输功率并易于调节功率输出大小。器传输功率并易于调节功率输出大小。器传输功率并易于调节功率输出大小。

【技术实现步骤摘要】
减少变换器无功功率的方法及装置


[0001]本专利技术属于新能源分布式发电、电力电子
，具体涉及一种减少变换器无功功率的方法及装置。

技术介绍

[0002]分布式发电具有环境污染少、安装地点灵活、能源利用率高、输电线路损耗少等优点，是未来电力系统的重要发展趋势之一，利用可再生能源发电是解决能源危机和环境污染的一种重要途径。但在可再生能源发电系统中，由于受气候和天气的影响，可再生能源存在间歇性和随机性的问题，需要引入储能装置，将储能装置与可再生能源发电单元结合使用，以便于提供稳定连续的电能。储能装置与直流母线之间一般通过一个双向DC
‑
DC变换器来控制能量的双向传输。双有源全桥双向DC
‑
DC变换器具有开关器件电压电流应力相对小、结构对称以及易实现开关管的零电压开关等优点，适用于中大功率场合。
[0003]目前，已经被提出的用于双有源全桥变换器提高转换效率，减少无功功率的控制方法大多是使用移相控制和PWM加移向控制的方法实现的。文献“消除无功功率和提高系统效率的隔离型双向双有源桥变换器采用新颖的双移相控制”提出了一种用PWM加移向控制的新方法控制无功功率。但该方法仅能适当减小变换器两侧无功功率或仅消除变换器原边或副边单侧的无功功率，尚不能完全消除两侧的无功功率。无功功率的存在会使直流侧电容和电池过度充放电，减少器件使用寿命。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种减少变换器无功功率的方法及装置，减小系统的无功损耗，提高变换器的传输功率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种减少变换器无功功率的方法，包括：
[0006]根据原边开关管的开关信号的移项占空比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到限制无功功率的约束条件；
[0007]在所述约束条件满足的前提下，通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率；
[0008]在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤。
[0009]可选的，所述限制无功功率的约束条件为：
[0010][0011]D2＝1+k(D1‑
1)
[0012]其中，k＝nV1/V2,n为变压器变比，V1为原边直流侧电压，V2为副边直流侧电压。
[0013]可选的，所述通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中
点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率，包括：
[0014]变换器一个开关周期的平均功率传输表达式为：
[0015][0016]其中，L为变压器侧电感值，f
s
为开关频率。当满足约束条件时，分情况讨论P的最大值，表达式为：
[0017][0018]整定D1作为主控制参数，P
max
的表达式为：
[0019][0020]当D1在(D
12
,1)时，可实现功率控制的单调变化，为使得P有最大值，整定D1为：
[0021][0022]可选的，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤，包括：
[0023][0024]可选的，在根据原边开关管的开关信号的移项占空比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到限制无功功率的约束条件之前，所述方法还包括：
[0025]确定产生无功电流的条件。
[0026]可选的，所述确定产生无功电流的条件为：
[0027]当原边桥臂中点输出电压V
h1
，或副边桥臂中点电压V
h2
的极性和变压器侧电感电流i
L
极性不同时，则会在原边或副边产生无功电流。
[0028]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种减少变换器无功功率的装置，包括：
[0029]约束条件确定模块，用于根据原边开关管的开关信号的移项占空比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到限制无功功率的约束条件；
[0030]最大化传递功率获取模块，用于在所述约束条件满足的前提下，通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率；
[0031]减少变换器无功功率的装置，用于在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤。
[0032]可选的，所述限制无功功率的约束条件为：
[0033][0034]D2＝1+k(D1‑
1)
[0035]其中，k＝nV1/V2,n为变压器变比，V1为原边直流侧电压，V2为副边直流侧电压。
[0036]可选的，所述装置还包括：
[0037]条件确定模块，用于确定产生无功电流的条件。
[0038]可选的，所述条件确定模块，还用于：
[0039]当原边桥臂中点输出电压V
h1
，或副边桥臂中点电压V
h2
的极性和变压器侧电感电流i
L
极性不同时，则会在原边或副边产生无功电流。
[0040]本专利技术所提供的一种减少变换器无功功率的方法及装置，通过减小系统的无功损耗，提高变换器的传输功率。根据原边开关管的开关信号的移项占空比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到限制无功功率的约束条件；在所述约束条件满足的前提下，通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率；在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤。该方法在保证消除无功功率，减少损耗的前提下，最大限度地提高了变换器传输功率并易于调节功率输出大小。
[0041]本实施例应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0042]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本专利技术一实施例提供的基于减少变换器无功功率的方法的流程示意图；
[0044]图2为本专利技术一实施例提供的双有源全桥变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少变换器无功功率的方法，其特征在于，包括：根据原边开关管的开关信号的移项占空比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到限制无功功率的约束条件；在所述约束条件满足的前提下，通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率；在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述限制无功功率的约束条件为：D2＝1+k(D1‑
1)其中，k＝nV1/V2,n为变压器变比，V1为原边直流侧电压，V2为副边直流侧电压。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过控制原边开关管的开关信号的移项占空比D1、和原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比得到变换器的最大化传递功率，包括：变换器一个开关周期的平均功率传输表达式为：其中，L为变压器侧电感值，f
s
为开关频率。当满足约束条件时，分情况讨论P的最大值，表达式为：整定D1作为主控制参数，P
max
的表达式为：当D1在(D
12
,1)时，可实现功率控制的单调变化，为使得P有最大值，整定D1为：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在变换器的最大化传递功率的前提下，再次控制原副边桥臂中点间电压的移项角对应的移项占空比，简化减少变换器无功功率的控制步骤，包括：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据原边开关管的开关信号的移项占空
比D1、副边开关管的开关信号的移项占空比D2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：石如心，吴立东，王丽杰，曹善桥，王娟，
申请(专利权)人：中国大唐集团太阳能产业有限公司，
类型：发明
国别省市：