一种隔离型双向DC-DC双极性输出电压均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种隔离型双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法


[0001]本专利技术属于电气控制的
，具体涉及一种隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法。

技术介绍

[0002]随着直流型分布式能源以及直流负载接入数量的增加，直流微电网相对于交流微电网具有更高的能量转换效率、更高的功率密度等优势得到广泛研究，由于双极性直流母线结构可靠性高且可以同时给两种负载供电，其在直流微电网中得到了越来越广泛的应用。隔离型双向三电平DAB变换器具有输入\输出电压宽范围变化、电气隔离、功率密度高、双向传输等优势，且由于三电平半桥结构的特殊性，通过中性点可以构成双极性输出，适宜大规模应用于双极性直流微电网中。
[0003]双极性直流微电网运行时可同时匹配光伏电池阵列、风力发电、储能电池等多类型负载，不同类型负载致使隔离型双向三电平DAB的输出侧支撑电容电压不均衡，此时会给双极性直流母线的平衡控制带来很大挑战，因此需要一种输出侧支撑电容电压均衡方法来稳定直流母线电压。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，以解决不同类型负载致使隔离型双向三电平DAB的输出侧支撑电容电压不均衡的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，其包括以下步骤：
[0007]S1、采集隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压；
[0008]S2、根据采集的隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压，计算得到功率传输周期和电压均衡周期的控制参数；
[0009]S3、将功率传输周期和电压均衡周期中的不同控制参数分别输入各自隶属的调制模块，得到对应的开关管控制信号；
[0010]S4、将电压均衡周期的开关管控制信号插入功率传输周期之间，组成混合序列控制法，采用该混合序列控制法控制开关器件的通断，以实现变换器支撑电容电压均衡。
[0011]本方法进一步的技术方案为，步骤S1中隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压，包括：采集变换器的输出侧上支撑电容电压V
up
和变换器的输出侧下支撑电容电压V
down
。
[0012]本方法进一步的技术方案为，步骤S2包括以下步骤：
[0013]S2.1、基于上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
，计算得到输出侧电压V2、上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
的差值ΔV；
[0014]S2.2、将输出侧电压V2与输出电压参考值V
ref
做比较后经比例
‑
积分模块调节，得到功率传输周期的控制量
[0015]S2.3、将上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
的差值ΔV与给定值0做比较后经比例
‑
积分模块调节，得到电压均衡周期的控制量V
_error
。
[0016]本方法进一步的技术方案为，步骤S3包括以下步骤：
[0017]S3.1、根据控制量计算得到隔离型双向DC
‑
DC变换器的变压器原边端口电压占空比D
p
和副边端口电压占空比D
s
；
[0018]S3.2、将控制量D
p
和D
s
输入功率传输周期调制模块，产生8个开关管的控制信号；
[0019]S3.3、根据电压均衡周期的控制量V
_error
，计算得到电压均衡周期占空比D
vb
和电压均衡策略选择位Flag，并将结果输入电压均衡周期调制模块，产生8个开关管的控制信号。
[0020]本方法进一步的技术方案为，计算步骤S3.3中电压均衡周期占空比D
vb
为：
[0021]D
vb
＝|V
_error
|
[0022]计算电压均衡策略选择位Flag为：
[0023][0024]本方法进一步的技术方案为，步骤S4包括以下步骤：
[0025]S4.1、计算一个混合序列中的功率传输周期个数m；
[0026]S4.2、将m个功率传输周期和1个电压均衡周期排序形成混合序列，以控制整个工作序列8个开关器件的通断，实现变换器支撑电容电压均衡。
[0027]本方法进一步的技术方案为，步骤S4.1中计算功率传输周期个数m为：
[0028][0029]λ＝(R
up
‑
R
down
)/(R
up
+R
down
)
[0030]设定：R
up
>R
down
[0031]其中，k为等效电压比，且k＝nV2/2V1，V1为输入电压，V2为输出电压；M为变换器自身参数，且M＝N2/8Lf
s
，N为变压器的匝数之比，L为等效电感，f
s
为开关频率；λ为负载不平衡度；R
up
为输出侧上端口负载，R
down
为输出侧下端口负载
[0032]本专利技术提供的隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，具有以下有益效果：
[0033]本专利技术针对直流微电网中双极性输出匹配不平衡负载的电压不均衡问题，将基于三个控制自由度的TPS调制策略视为功率传输周期，在电压均衡周期引入均压占空比D
vb
对变换器的原、副边端口电压的高、低和零电平进行重组以实现功率不平衡分配，在原有功率传输周期之间按照特定规律插入电压均衡周期，二者组合构成混合序列控制法，完成功率传输的同时解决双极性输出匹配不平衡负载电压不均衡问题，提高变换器的稳定性，减小电压不均衡对双极性直流微网系统中直流母线的不利影响，并且该均衡方法易于实现，可移植性强，具备高度经济性与适用性。
[0034]本专利技术与传统硬件电路层面的电压均衡方法相比，本专利技术不需要引入多余的开关管或者电感，减少研发成本，减少系统体积，提高功率密度。
[0035]本专利技术从控制算法角度提出了均衡电压方法，该方法可拓展性强，可以应用在一、二、三控制自由度的变换器控制策略中；且该方法可移植性强，可广泛应用于双极性直流微电网中。
附图说明
[0036]图1为隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法的流程图。
[0037]图2为本专利技术实施例提供的电压均衡控制方法所适用的双向DC
‑
DC拓扑图。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压；S2、根据采集的隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压，计算得到功率传输周期和电压均衡周期的控制参数；S3、将功率传输周期和电压均衡周期中的不同控制参数分别输入各自隶属的调制模块，得到对应的开关管控制信号；S4、将电压均衡周期的开关管控制信号插入功率传输周期之间，组成混合序列控制法，采用该混合序列控制法控制开关器件的通断，以实现变换器支撑电容电压均衡。2.根据权利要求1所述的隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，其特征在于，所述步骤S1中隔离型双向DC
‑
DC变换器输出侧的电容电压，包括：采集变换器的输出侧上支撑电容电压V
up
和变换器的输出侧下支撑电容电压V
down
。3.根据权利要求2所述的隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S2.1、基于上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
，计算得到输出侧电压V2、上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
的差值ΔV；S2.2、将输出侧电压V2与输出电压参考值V
ref
做比较后经比例
‑
积分模块调节，得到功率传输周期的控制量S2.3、将上支撑电容电压V
up
和下支撑电容电压V
down
的差值ΔV与给定值0做比较后经比例
‑
积分模块调节，得到电压均衡周期的控制量V
_error
。4.根据权利要求3所述的隔离型双向DC
‑
DC双极性输出电压均衡方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：S3.1、根据控制量计算得到隔离型双向DC
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：舒泽亮，李林柘，高宇，孙鑫宇，费跃，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：