团队为导向的并联DC-DC变换器负荷共享控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于并联变换器负荷分配的分布式控制方法及系统，属于直流变换器控制技术领域。使用以团队为导向的共识协议，消除了对主变换器或中央控制器的需求。克服变换器制造误差、热变化和老化等现象，以实现公共母线即连接负载地方的电压调节和按比例分配负荷的控制目标。通过建立小信号平均模型，构造变换器的输入输出关系，所提出的模块化结构不需要提前了解变换器的数量，使其成为即插即用操作的可行选择。此外，在没有集中控制器的情况下，针对电压测量不一致所引起的误差，采用了一种分布式电压协同平均法，用于估计所有电压测量值的平均值，取代了每个节点的本地电压测量值，从而提高了控制方法的性能。从而提高了控制方法的性能。从而提高了控制方法的性能。

【技术实现步骤摘要】
团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制方法及系统


[0001]本专利技术属于直流变换器控制
，更具体地，涉及一种以团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制方法及系统。

技术介绍

[0002]并联DC
‑
DC变换器常用于高性能低压设备上，由于其众多的优点，在前端和负载点功率处理单元中都很普遍。在系统方面，这些优势包括通过结构冗余增加可靠性，简化热管理，减少组件应力，通过系统组件的标准化，可重构性和模块化降低制造成本。性能方面，模块化DC
‑
DC系统允许通过开关模式的交错减少输出电压纹波，降低对输入和输出滤波器的要求，达到更高的效率，以及由于其高频操作能力展现出更好的动态性能，在多变换器系统中，一个关键的挑战是通过在并联端口/或在串联端口适当的电流共享来平衡变换器之间的组成应力。由于在过载变换器中的热失控，不平衡的电压或电流导致需要过度设计电路元件，甚至可能导致过早失效。如果所有变换器完全相同，它们的电流和电压自然平衡。然而，在实践中，由于电子元件的制造误差和电路中不可避免的寄生元件，导致变换器可能存在差异。负荷分担不当会导致变流器过载、过热，降低系统可靠性，最终导致整个系统失效。电流和电压共享方法旨在补偿这种非理想特性的影响，并确保多模块系统中组成变换器之间适当的电流/电压平衡，因此，并联变换器的主要控制目标是确保参与变换器之间适当的电流共享并调节输出电压。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种以团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制方法及系统，实现确保参与变换器之间适当的电流共享并调节输出电压的控制目标。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种以团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制方法，包括：
[0005]建立并联DC
‑
DC变换器的小信号平均模型，构造并联DC
‑
DC变换器的输入输出关系；
[0006]在电流协同控制器的作用下，在每个变换器本地生成电压校正项，通过电压调谐实现电流共享；
[0007]估计所有电压测量值的平均值，取代每个节点的本地电压测量值，以偿本地电压测量值的误差。
[0008]在一些可选的实施方案中，所述建立并联DC
‑
DC变换器的小信号平均模型，包括：
[0009]将变换器占空比视为控制变量，输出电压和输出电流被视为输出变量，得到控制变量到输出变量的传递函数；
[0010]其中，占空比到输出电压的传递函数矩阵G
vd
(s)为：
表示变换器i的控制变量到输出电压的传递函数，的传递函数，是变换器i的输入直流电压，是变换器i的输出电感器阻抗，Z
i
是变换器i的输出等效阻抗，R是负载电阻，为变换器k的输出电感器阻抗，为变换器k的输出电容器导纳，N为变换器数量；
[0011]从占空比到输出电流的传递函数矩阵G
id
(s)为：表示从变换器i的占空比到变换器j的输出电流的传递函数的传递函数为变换器j的输出电感器阻抗，为变换器j的输出电容器导纳，表示从变换器j的占空比到变换器i的输出电流的传递函。
[0012]在一些可选的实施方案中，所述在电流协同控制器的作用下，在每个变换器本地生成电压校正项，通过电压调谐实现电流共享，包括：
[0013]在电流协同控制器的作用下，通过在全局参考电压v
ref
上加上电压修正项δv
i
来计算局部电压设定点算局部电压设定点其中，全局参考电压v
ref
是所需的负载电压，变换器i处的电压校正项δv
i
来自于本地单位电流与邻居的单位电流N
i
表示变换器的数量。
[0014]在一些可选的实施方案中，其中，a
ij
是图邻接矩阵A的(i,j)项，的(i,j)项，是变换器i的额定电流，i
i
表示变换器i的输出电流，
[0015]在一些可选的实施方案中，所述估计所有电压测量值的平均值，取代每个节点的本地电压测量值，以偿本地电压测量值的误差，包括：
[0016]每个节点计算平均电压的估计值并将估计值转发给通信图上的邻居；
[0017]每个节点的电压估计器将对应节点的局部估计与邻居的估计值进行比较；
[0018]将比较的结果作为校正项加到本地测量值v
i
中。
[0019]在一些可选的实施方案中，由确定估计值α,β是电压估计器和电流协同控制器之间的耦合增益。
[0020]按照本专利技术的另一方面，提供了一种以团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制系统，包括：
[0021]建模模块，用于建立并联DC
‑
DC变换器的小信号平均模型，构造并联DC
‑
DC变换器的输入输出关系；
[0022]电流协同共享控制器设计模块，用于在电流协同控制器的作用下，在每个变换器本地生成电压校正项，通过电压调谐实现电流共享；
[0023]电压估计器设计模块，用于估计所有电压测量值的平均值，取代每个节点的本地电压测量值，以偿本地电压测量值的误差。
[0024]在一些可选的实施方案中，所述建模模块，用于将变换器占空比视为控制变量，输出电压和输出电流被视为输出变量，得到控制变量到输出变量的传递函数；
[0025]其中，占空比到输出电压的传递函数矩阵G
vd
(s)为：表示变换器i的控制变量到输出电压的传递函数，的传递函数，是变换器i的输入直流电压，是变换器i的输出电感器阻抗，Z
i
是变换器i的输出等效阻抗，R是负载电阻，为变换器k的输出电感器阻抗，为变换器k的输出电容器导纳，N为变换器数量；
[0026]从占空比到输出电流的传递函数矩阵G
id
(s)为：表示从变换器i的占空比到变换器j的输出电流的传递函数的传递函数为变换器j的输出电感器阻抗，为变换器j的输出电容器导纳，表示从变换器j的占空比到变换器i的输出电流的传递函。
[0027]在一些可选的实施方案中，所述电流协同共享控制器设计模块，用于在电流协同控制器的作用下，通过在全局参考电压v
ref
上加上电压修正项δv
i
来计算局部电压设定点来计算局部电压设定点其中，全局参考电压v
ref
是所需的负载电压，变换器i处的电压校正项δv
i
来自于本地单位电流与邻居的单位电流N
i
表示变换器的数量。
[0028]在一些可选的实施方案中，其中，a
ij
是图邻接矩阵A的(i,j)项，的(i,j)项，是变换器i的额定电流，i
i
表示变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以团队为导向的并联DC
‑
DC变换器负荷共享控制方法，其特征在于，包括：建立并联DC
‑
DC变换器的小信号平均模型，构造并联DC
‑
DC变换器的输入输出关系；在电流协同控制器的作用下，在每个变换器本地生成电压校正项，通过电压调谐实现电流共享；估计所有电压测量值的平均值，取代每个节点的本地电压测量值，以偿本地电压测量值的误差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立并联DC
‑
DC变换器的小信号平均模型，包括：将变换器占空比视为控制变量，输出电压和输出电流被视为输出变量，得到控制变量到输出变量的传递函数；其中，占空比到输出电压的传递函数矩阵G
vd
(s)为：(s)为：表示变换器i的控制变量到输出电压的传递函数，的传递函数，是变换器i的输入直流电压，是变换器i的输出电感器阻抗，Z
i
是变换器i的输出等效阻抗，R是负载电阻，为变换器k的输出电感器阻抗，为变换器k的输出电容器导纳，N为变换器数量；从占空比到输出电流的传递函数矩阵G
id
(s)为：(s)为：表示从变换器i的占空比到变换器j的输出电流的传递函数的传递函数为变换器j的输出电感器阻抗，为变换器j的输出电容器导纳，表示从变换器j的占空比到变换器i的输出电流的传递函。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在电流协同控制器的作用下，在每个变换器本地生成电压校正项，通过电压调谐实现电流共享，包括：在电流协同控制器的作用下，通过在全局参考电压v
ref
上加上电压修正项δv
i
来计算局部电压设定点其中，全局参考电压v
ref
是所需的负载电压，变换器i处的电压校正项δv
i
来自于本地单位电流i
ipu
与邻居的单位电流N
i
表示变换器的数量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，a
ij
是图邻接矩阵A的(i,j)项，I
irated
是变换器i的额定电流，i
i
表示变换器i的输出电
流，5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述估计所有电压测量值的平均值，取代每个节点的本地电压测量值，以偿本地电压测量值的误差，包括：每个节点计算平均电压的估计值并将估计值转发给通信图上的邻居；每个节点的电压估计器将对应节点的局部估计与邻居的估计值进行比较；将比较的结果作为校正项加到本地测量值v
i
中。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，刘慧，何鎏璐，
申请(专利权)人：宁波力斗智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：