一种多端口直流变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种多端口直流变换器及其控制方法，方法包括：各个变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使直流母线电压保持为电压参考值；另外，各个变换器对应的偏差不同；也即，通过各端口控制器的协调控制，实现直流母线电压控制权的自主切换，保证在任意端口故障时系统仍能维持稳定运行。该方法兼具集中控制和对等控制的优点，不需要复杂的中央控制器逻辑，减少了通信的工作量，在不增加控制的复杂化前提下，最大限度的维持了系统稳定运行。最大限度的维持了系统稳定运行。最大限度的维持了系统稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种多端口直流变换器及其控制方法


[0001]本专利技术属于直流变换器及其领域，更具体的说，尤其涉及一种多端口直流变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]从能源电力发展来看，要求以“优化结构、提升效率、保障安全、降低成本”为方向推动能源高质量发展。
[0003]现有的光伏电站主要采用交流输出，但交流系统存在电压越限和宽频域振荡问题，且交流线路损耗也制约了系统整体效率和输出能力。
[0004]与交流系统相比，直流系统在同样电压等级下输送能力更强、损耗更小，并且可避免系统容抗和感抗影响，不存在无功补偿、系统谐振等技术问题。随着电力电子技术的发展，光伏中压直流变换器可以解决光伏直流送出问题。
[0005]将光伏中压直流变换器和多端口变换器相结合，可以增强系统的供电可靠性和灵活性，有助于多种分布式电源或储能的接入，有助于各种形式负荷的接入，适用于交直流混合配电的应用场合。
[0006]现有技术中，依据输出电压与预设的限电压控制上限之间的关系，控制光伏直流变换器的功率，以使直流变换器运行模式的平滑切换。但是该现有技术应用场景是两端口的光伏直流变换器，控制方式只考虑两个端口间的协调控制，针对三端口及以上的多端口系统，该方法无法协调各端口之间的运行模式切换。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多端口直流变换器及其控制方法，用于在不增加控制的复杂化前提下，最大限度的维持了系统稳定运行。
[0008]本申请第一方面公开了一种多端口直流变换器的控制方法，所述多端口直流变换器的4个变换器的一侧通过直流母线相连，各个变换器的另一侧均作为多端口直流变换器的端口分别连接光伏阵列、中压直流配网、低压直流配网和低压交流配网；所述控制方法，包括：
[0009]各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值；其中所述电压参考值为所述基准母线电压、所述基准母线电压与所述偏差之和、或者所述基准母线电压与所述偏差之差；其中，各个变换器对应的偏差不同。
[0010]可选的，各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0011]与光伏阵列相连的光伏DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第一偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值。
[0012]可选的，光伏DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第
一偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0013]所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第一偏差之和的给定值进行相减后作为第一比例积分调节器的输入；其中，所述第一比例积分调节器的输出下限值为
‑
1；光伏阵列电压的给定值与光伏阵列电压的反馈值相减后输入第三比例积分调节器，并经过第二反相器后作为所述第一比例积分调节器的输出上限值；
[0014]所述第一比例积分调节器的输出连接至第二反相器；
[0015]所述第二反相器的输出与所述光伏DC/DC变换器中的电感电流的反馈值进行相减后作为第二比例积分调节器的输入；
[0016]所述第二比例积分调节器的输出经过PWM调制，输出PWM方波、作为所述光伏DC/DC变换器中的各个开关管的驱动信号。
[0017]可选的，各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0018]与低压直流配网相连的双向DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第二偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值。
[0019]可选的，双向DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第二偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0020]所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第二偏差之和的给定值进行相减后作为第四比例积分调节器的输入；其中，所述第四比例积分调节器的输出下限值为
‑
1；输出上限值为电感电流的给定值经过第三反相器后的值；
[0021]所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第二偏差之差的给定值进行相减后作为第五比例积分调节器的输入；其中，所述第四比例积分调节器的输出上限值为1；所述第四比例积分调节器的输出作为第五比例积分调节器的输出下限值；
[0022]所述第五比例积分调节器的输出与第一电感电流的反馈值相减后，输入至第六比例积分调节器；所述第六比例积分调节器的输出经PWM调制，输出 PWM方波、作为第一电感对应的第一Boost电路的驱动信号；
[0023]所述第五比例积分调节器的输出与第二电感电流的反馈值相减后，输入至第七比例积分调节器；所述第七比例积分调节器的输出经PWM调制，输出 PWM方波、作为第二电感对应的第二Boost电路的驱动信号。
[0024]可选的，各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0025]与低压交流配网相连的DC/AC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第三偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值。
[0026]可选的，DC/AC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第三偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：
[0027]所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第三偏差之和的给定值进行相减后作为第八比例积分调节器的输入；其中，所述第八比例积分调节器的输出下限值为
‑
1；输出上限值为交流电流q轴分量的给定值经过第七反相器后的值；
[0028]所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第三偏差之差的给定值进行相减后作为第九比例积分调节器的输入；其中，所述第九比例积分调节器的输出上限值
为1；所述第八比例积分调节器的输出作为第九比例积分调节器的输出下限值；
[0029]所述第九比例积分调节器的输出与交流电流d轴分量的反馈值相减后，输入至第十比例积分调节器；所述第十比例积分调节器的输出经PWM调制，输入至dq/abc坐标变换单元；
[0030]交流电流q轴分量的给定值与交流电流q轴分量的反馈值相减后，输入至第十一比例积分调节器；所述第十一比例积分调节器的输出经PWM调制，接着输入至所述dq/abc坐标变换单元；
[0031]所述dq/abc坐标变换单元的输出再次进行PWM调制，输出PWM方波、作为所述DC/AC变换器中各个开关管的驱动信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多端口直流变换器的控制方法，其特征在于，所述多端口直流变换器的4个变换器的一侧通过直流母线相连，各个变换器的另一侧均作为多端口直流变换器的端口分别连接光伏阵列、中压直流配网、低压直流配网和低压交流配网；所述控制方法，包括：各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值；其中，所述电压参考值为所述基准母线电压、所述基准母线电压与相应的所述偏差之和或者所述基准母线电压与相应的所述偏差之差；各个所述变换器对应的偏差不同。2.根据权利要求1所述的多端口直流变换器的控制方法，其特征在于，各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：与光伏阵列相连的光伏DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第一偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值。3.根据权利要求2所述的多端口直流变换器的控制方法，其特征在于，光伏DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第一偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第一偏差之和的给定值进行相减后作为第一比例积分调节器的输入；其中，所述第一比例积分调节器的输出下限值为
‑
1；光伏阵列电压的给定值与光伏阵列电压的反馈值相减后输入第三比例积分调节器，并经过第二反相器后作为所述第一比例积分调节器的输出上限值；所述第一比例积分调节器的输出连接至第二反相器；所述第二反相器的输出与所述光伏DC/DC变换器中的电感电流的反馈值进行相减后作为第二比例积分调节器的输入；所述第二比例积分调节器的输出经过PWM调制，输出PWM方波、作为所述光伏DC/DC变换器中的各个开关管的驱动信号。4.根据权利要求1所述的多端口直流变换器的控制方法，其特征在于，各个所述变换器分别依据直流母线电压，以及，基准母线电压与各自对应的偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：与低压直流配网相连的双向DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第二偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值。5.根据权利要求4所述的多端口直流变换器的控制方法，其特征在于，双向DC/DC变换器依据所述直流母线电压，以及，所述基准母线电压与第二偏差，控制自身工作状态，以使所述直流母线电压保持为所述电压参考值，包括：所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第二偏差之和的给定值进行相减后作为第四比例积分调节器的输入；其中，所述第四比例积分调节器的输出下限值为
‑
1；输出上限值为电感电流的给定值经过第三反相器后的值；所述直流母线电压的反馈值，与，所述基准母线电压与第二偏差之差的给定值进行相减后作为第五比例积分调节器的输入；其中，所述第四比例积分调节器的输出上限值为1；所述第四比例积分调节器的输出作为第五比例积分调节器的输出下限值；所述第五比例积分调节器的输出与第一电感电流的反馈值相减后，输入至第六比例积
分调节器；所述第六比例积分调节器的输出经PWM调制，输出PWM方波、作为第一电感对应的第一Boost电路的驱动信号；所述第五比例积分调节器的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎阳，董瑞，张玉荣，王玺，何佳，杜涛，杨帆，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：