一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法，该变换器包括n个DAB变换器模块，n为大于等于2的整数，n个DAB模块的输入端并联接入直流微电网，输出端串联接入中压直流配电网；通过改变各DAB变换器模块的移相比，实现对输入并联输出串联的双有源桥变换器的传输功率大小的控制；通过均压控制实现各DAB变换器模块的输出电压均衡。本发明专利技术提供的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法能够实现直流微网与中压直流配电网的互联，实现能量的双向流动，当DAB变换器模块间参数存在差异时，均压控制可实现各DAB变换器模块的输出电压均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法说明书一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法
本专利技术属于电力电子
，特别是涉及的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法。
技术介绍
太阳能等可再生能源成为解决能源短缺与环境污染的重要方式，光伏发电并入交流电网是长期以来的技术途径，但是增加了交直流变换环节，增加成本，降低效率。随着直流输配电系统的发展，将输出直流电的光伏发电并入直流电网在效率和经济性等方面都具有巨大优势，也受到广泛关注。由于接入光伏发电的直流微网电压较低，一般为380V左右；中压直流配电网电压较高，通常在10kV以上。单个变换器由于电压、电流应力的限制，无法满足将直流微网和中压直流配电网连接的要求。因此，多采用模块化串并联组合的结构，输入并联输出串联结构则正适用将含接入光伏发电的直流微网并入中压直流配电网的场合。目前输入并联输出串联结构的DC/DC变换器均针对单向DC/DC变换器，无法满足功率双向流动的需求。而DAB变换器具有拓扑结构对称、能够实现能量双向流动等优点，可以通过改变移相角的大小和方向实现对功率传输的大小和方向的控制，因此对由DAB变换器模块组成输入并联输出串联系统的研究十分重要。对于输入并联输出串联的双有源桥变换器，各DAB变换器模块会因电感参数的差异不完全一致，传统的共同移相比控制无法实现各模块输出电压均衡，对于电感较小的模块容易导致过载的发生，不利于实现模块化。因此，对输入并联输出串联的双有源桥变换器的均压控制研究具有重要意义。>
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提出一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法，以实现直流微网与中压直流配电网的互联和能量双向流动，并通过均压控制实现当DAB变换器模块间参数存在差异时，各模块的输出电压均衡。本专利技术采取的技术方案如下：一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，包括n个DAB变换器模块，n为大于等于2的整数，该n个DAB变换器模块输入端并联接入直流微网，输出端串联接入中压直流配电网；通过改变各DAB变换器模块的移相比，实现对输入并联输出串联的双有源桥变换器的传输功率的大小的控制；通过均压控制实现各DAB变换器模块的输出电压均衡。可选的，DAB变换器模块包括输入滤波电容C1、原边全桥电路、副边全桥电路以及输出滤波电容C2；DAB变换器模块原边全桥电路的输入端与输入滤波电容C1并联，然后并联接入直流微网；原边全桥电路与副边全桥电路通过高频变压器连接；副边全桥电路与输出滤波电容C2并联，然后串联接入中压直流配电网。可选的，DAB变换器模块的原边全桥电路包括：第一开关管Si1、第二开关管Si2、第三开关管Si3、第四开关管Si4，辅助电感Li和高频变压器，开关管Si1～Si4均反并联一个二极管；第一开关管和第二开关管构成原边全桥电路的第一桥臂，第三开关管和第四开关管构成原边全桥电路的第二桥臂；第一桥臂的中点经过辅助电感Li与高频变压器原边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与原边绕组的另一端相连；DAB变换器模块的副边全桥电路包括：第五开关管Si5、第六开关管Si6、第七开关管Si7、第八开关管Si8，开关管Si5～Si8均反并联一个二极管；第五开关管和第六开关管构成副边全桥电路的第一桥臂，第七开关管和第八开关管构成副边全桥电路的第二桥臂；第一桥臂的中点和副边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与副边绕组的另一端相连；i＝1,2，…，n。可选的，DAB变换器模块的第一开关管Si1和第二开关管Si2的驱动波形互补且占空比均为50％，第三开关管Si3和第四开关管Si4的驱动波形互补且占空比均为50％；第一开关管Si1和第四开关管Si4的驱动波形一致，第二开关管Si2和第三开关管Si3的驱动波形一致；第五开关管Si5和第六开关管Si6的驱动波形互补且占空比均为50％，第七开关管Si7和第八开关管Si8的驱动波形互补且占空比均为50％；第五开关管Si5和第八开关管Si8的驱动波形一致，第六开关管Si6和第七开关管Si7的驱动波形一致；第一开关管Si1的驱动波形与第五开关管Si5的驱动波形间存在一个移相比，通过改变移相比的大小控制传输功率的大小和方向；i＝1,2，…，n。本专利技术还提供一种适用于输入并联输出串联的双有源桥变换器的控制方法，包括以下步骤：分别采样前n-1个DAB变换器模块的输出电压uoi，与输入并联输出串联的双有源桥变换器的输出电压uo的1/n进行比较，通过均压控制器Gv得到修正移相比dsi；同时，采样输入并联输出串联的双有源桥变换器的输出电压uo与参考电压uoref进行比较，经过Gv得到共同移相比dc；分别将修正移相比dsi与共同移相比dc相加，得到前n-1个DAB变换器模块的移相比di；将前n-1个DAB变换器模块的修正移相比dsi相加，并与共同移相比dc作差，得到第n个DAB变换器模块的移相比dn；各DAB变换器模块的移相比通过PWM控制得到开关管的驱动脉冲；i＝1,2,…,n-1。进一步地，均压控制器Gv对DAB变换器模块的输出电压进行均压控制，实现每个DAB变换器模块的输出电压均衡。进一步地，将驱动脉冲输入到相对应的DAB变换器模块的原边全桥电路的开关管Si1～Si4、副边全桥电路的开关管Si5～Si8的控制端，实现控制过程；i＝1,2,…,n。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1)输入并联输出串联的双有源桥变换器可实现直流微网与中压直流配电网的连接，实现电气隔离和能量的双向流动。2)该控制方案中，当DAB变换器模块间参数存在差异时，仍可实现输出电压的均衡，且易于实现模块化。3)本专利技术提出的输入并联输出串联的双有源桥变换器采用输入并联、输出串联，输入侧采用并联结构可以减小对开关管耐流应力的要求，输出侧采用串联结构可减小对开关管耐压应力的要求，减小成本，极好地适用于将含光伏发电的直流微网并入中压直流配电网的应用场合。附图说明图1是本专利技术提供的输入并联输出串联的双有源桥变换器的组成结构图；图2是本专利技术中DAB变换器的电路拓扑图；图3是本专利技术中DAB变换器单移相控制的开关管驱动脉冲及工作波形示意图；图4是本专利技术提供的输入并联输出串联的双有源桥变换器的传输功率图；图5是本专利技术中输入并联输出串联的双有源桥变换器的均压控制框图；图6是输入并联输出串联的双有源桥变换器在未均压控制时的DAB变换器模块的输出电压仿真波形；图7是输入并联输出串联的双有源桥变换器在均压控制时的DAB变换器模块的输出电压仿真波形；图8是输入并联输出串联的双有源桥变换器的输出电压仿真波形。具体实施方式下面结合本专利技术的附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做更详细的说明。图1所示为本专利技术提供的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器的组成结构图，包括n个DAB变换器模块，n为大于等于2的整数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，其特征在于：包括n个DAB变换器模块，n为大于等于2的整数，该n个DAB变换器模块输入端并联接入直流微网，输出端串联接入中压直流配电网；通过改变各DAB变换器模块的移相比，实现对输入并联输出串联的双有源桥变换器的传输功率的大小的控制；通过均压控制实现各DAB变换器模块的输出电压均衡。/n

【技术特征摘要】
1.一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，其特征在于：包括n个DAB变换器模块，n为大于等于2的整数，该n个DAB变换器模块输入端并联接入直流微网，输出端串联接入中压直流配电网；通过改变各DAB变换器模块的移相比，实现对输入并联输出串联的双有源桥变换器的传输功率的大小的控制；通过均压控制实现各DAB变换器模块的输出电压均衡。


2.根据权利要求1所述的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，其特征在于：DAB变换器模块包括输入滤波电容C1、原边全桥电路、副边全桥电路以及输出滤波电容C2；DAB变换器模块原边全桥电路的输入端与输入滤波电容C1并联，然后并联接入直流微网；原边全桥电路与副边全桥电路通过高频变压器连接；副边全桥电路与输出滤波电容C2并联，然后串联接入中压直流配电网。


3.根据权利要求2所述的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，其特征在于：DAB变换器模块的原边全桥电路包括：第一开关管Si1、第二开关管Si2、第三开关管Si3、第四开关管Si4，辅助电感Li和高频变压器，开关管Si1～Si4均反并联一个二极管；第一开关管和第二开关管构成原边全桥电路的第一桥臂，第三开关管和第四开关管构成原边全桥电路的第二桥臂；第一桥臂的中点经过辅助电感Li与高频变压器原边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与原边绕组的另一端相连；
DAB变换器模块的副边全桥电路包括：第五开关管Si5、第六开关管Si6、第七开关管Si7、第八开关管Si8，开关管Si5～Si8均反并联一个二极管；第五开关管和第六开关管构成副边全桥电路的第一桥臂，第七开关管和第八开关管构成副边全桥电路的第二桥臂；第一桥臂的中点和副边绕组同名端相连，第二桥臂的中点与副边绕组的另一端相连；i＝1,2，…，n。


4.根据权利要求3所述的一种输入并联输出串联的双有源桥变换器，其特征在于：DAB变换器模块的第一开关管Si1和第二开关管Si2的驱动波形互补且占空比均为50％，第三开...

【专利技术属性】
技术研发人员：周娟，王莉，徐泽涵，钊翔坤，徐高祥，李京泽，原亚雷，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32