一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置，该方法包括：获取每个电压源子模块的直流侧实际功率，根据直流侧实际功率、比例增益以及额定开关频率计算第一开关频率；所述比例增益与对应电压源子模块的额定容量呈反比；根据第一开关频率生成调制信号并反馈至电压源子模块；获取每个电流源子模块的直流侧输出电压，计算直流侧输出电压与预置的直流侧电压参考值之间的电压差并进行PI调节；根据调节后的电压差及额定开关频率计算第二开关频率并生成调制信号。本发明专利技术可实现多有源桥子模块的开关频率根据本地信息进行自适应调节，所有子模块均能进行自主协同，不需要依赖通讯网络在模块间传递信息，极大提高了系统的灵活性和可靠性。系统的灵活性和可靠性。系统的灵活性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置


[0001]本申请涉及电力电子
，更具体地，涉及一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置。

技术介绍

[0002]DC/DC变换器是直流电能转换的关键环节。随着对DC/DC变换器功率密度、电气隔离、端口数量和转换效率等方面的要求，多有源桥式变换器近年来成为研究热点。多有源桥式变换器通常由多个H桥子模块组成，这些子模块通过高频多绕组变压器耦合在一起，此特性使多有源桥式变换器非常适合不同电压等级的混合储能系统的集成。随着端口的增多，变换器的控制也更加复杂，对变换器多个端口能量管理非常具有挑战性。
[0003]目前，对于多有源桥式变换器的控制策略都属于集中式控制，即采用单个控制器完成全局采样、移相算法和子模块PWM的调制。集中式控制策略架构虽然简单有序，但当多有源桥式变换器包含多个模块时，集中式控制方法受限于单一控制芯片的存储和运算能力，无法在有限的时钟周期内同时完成多个控制任务，难以满足模块间高效协同和稳定运行的需求。考虑到多有源桥式变换器动态特性复杂、功率耦合效应强、信息传输交互密集的特点，集中式控制策略的性能在多有源桥式变换器模块数量和工作频率提升时无法得到保障。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置，其目的在于解决了集中式控制策略存在的对数字处理器要求高、扩展性差和可靠性的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法，所述多有源桥式变换器包括多端口变压器、与所述多端口变压器的一次侧绕组相连的多个电压源子模块，以及与所述多端口变压器的二次侧绕组相连的一个或多个电流源子模块；所述分散式控制方法包括：
[0006]基于功率平衡原则确定每个所述电压源子模块的比例增益，所述比例增益与对应电压源子模块的额定容量呈反比；
[0007]分别获取每个电压源子模块的直流侧实际功率，根据所述直流侧实际功率、比例增益以及电压源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第一开关频率；根据所述第一开关频率生成第一调制信号并反馈至电压源子模块，对交流电压的相位角进行动态调节；
[0008]获取每个电流源子模块的直流侧输出电压，计算所述直流侧输出电压与预置的直流侧电压参考值之间的电压差并进行PI调节；
[0009]根据调节后的电压差及电流源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第二开关频率，基于所述第二开关频率生成第二调制信号并反馈至电流源子模块。
[0010]进一步地，上述分散式控制方法，各个电压源子模块的第一开关频率在稳定状态
下保持一致。
[0011]进一步地，上述分散式控制方法，所述第一开关频率的计算方式为：
[0012][0013]式中，f
s_i
表示第一开关频率；f
sref
表示电压源子模块中开关器件的额定开关频率；P
i
表示第i个电压源子模块的直流侧实际功率；τ表示低通滤波器的时间常数；m
i
表示与第i个电压源子模块的额定容量S
iN
成反比的比例增益；s为拉普拉斯算子。
[0014]进一步地，上述分散式控制方法，所述第二开关频率的计算方式为：
[0015][0016]式中，f
s_i*
表示第二开关频率；f
sref*
表示电流源子模块中开关器件的额定开关频率；k
p
和k
i
分别表示比例控制增益和积分控制增益，v
dc_i
表示第i个电流源子模块的直流侧输出电压；v
ref
表示预置的直流侧电压参考值。
[0017]进一步地，上述分散式控制方法，所述预置的直流侧电压参考值为对应电流源子模块的额定工作电压。
[0018]按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种用于多有源桥式变换器的分散式控制装置，所述多有源桥式变换器包括多端口变压器、与所述多端口变压器的一次侧绕组相连的多个电压源子模块，以及与所述多端口变压器的二次侧绕组相连的一个或多个电流源子模块；所述分散式控制装置包括多个独立的控制器，每个电压源子模块或电流源子模块与一个所述控制器对应连接；其中：
[0019]与电压源子模块连接的控制器包括：
[0020]计算模块，其被配置为获取对应电压源子模块的直流侧实际功率，根据所述直流侧实际功率、比例增益以及电压源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第一开关频率；所述比例增益与对应电压源子模块的额定容量呈反比；
[0021]第一信号调制模块，其被配置根据所述第一开关频率生成第一调制信号并反馈至电压源子模块，对交流电压的相位角进行动态调节；
[0022]与电流源子模块连接的控制器包括：
[0023]PI调节模块，其被配置获取每个电流源子模块的直流侧输出电压，计算所述直流侧输出电压与预置的直流侧电压参考值之间的电压差并进行PI调节；以及，根据调节后的电压差及电流源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第二开关频率；
[0024]第二信号调制模块，其被配置根据所述第二开关频率生成第二调制信号并反馈至电流源子模块。
[0025]进一步地，上述分散式控制装置，所述第一开关频率的计算方式为：
[0026][0027]式中，f
s_i
表示第一开关频率；f
sref
表示电压源子模块中开关器件的额定开关频率；P
i
表示第i个电压源子模块的直流侧实际功率；τ表示低通滤波器的时间常数；m
i
表示与第i个电压源子模块的额定容量S
iN
成反比的比例增益；s为拉普拉斯算子。
[0028]进一步地，上述分散式控制装置，所述第二开关频率的计算方式为：
[0029][0030]式中，f
s_i*
表示第二开关频率；f
sref*
表示电流源子模块中开关器件的额定开关频率；k
p
和k
i
分别表示比例控制增益和积分控制增益，v
dc_i
表示第i个电流源子模块的直流侧输出电压；v
ref
表示预置的直流侧电压参考值。
[0031]进一步地，上述分散式控制装置，所述预置的直流侧电压参考值为对应电流源子模块的额定工作电压。
[0032]进一步地，上述分散式控制装置，所述电压源子模块包括恒压源、H桥逆变器以及与所述恒压源并联的第一滤波电容；
[0033]所述电流源子模块包括H桥整流器、负载以及与所述H桥整流器并联的第二滤波电容。
[0034]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0035](1)本专利技术提供的用于多有源桥式变换器的分散式控制方法及装置，基于分散式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多有源桥式变换器的分散式控制方法，其特征在于，所述多有源桥式变换器包括多端口变压器、与所述多端口变压器的一次侧绕组相连的多个电压源子模块，以及与所述多端口变压器的二次侧绕组相连的一个或多个电流源子模块；所述分散式控制方法包括：基于功率平衡原则确定每个所述电压源子模块的比例增益，所述比例增益与对应电压源子模块的额定容量呈反比；分别获取每个电压源子模块的直流侧实际功率，根据所述直流侧实际功率、比例增益以及电压源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第一开关频率；根据所述第一开关频率生成第一调制信号并反馈至电压源子模块，对交流电压的相位角进行动态调节；获取每个电流源子模块的直流侧输出电压，计算所述直流侧输出电压与预置的直流侧电压参考值之间的电压差并进行PI调节；根据调节后的电压差及电流源子模块中对应开关器件的额定开关频率计算第二开关频率，基于所述第二开关频率生成第二调制信号并反馈至电流源子模块。2.如权利要求1所述的分散式控制方法，其特征在于，各个电压源子模块的第一开关频率在稳定状态下保持一致。3.如权利要求1所述的分散式控制方法，其特征在于，所述第一开关频率的计算方式为：式中，f
s_i
表示第一开关频率；f
sref
表示电压源子模块中开关器件的额定开关频率；P
i
表示第i个电压源子模块的直流侧实际功率；τ表示低通滤波器的时间常数；m
i
表示与第i个电压源子模块的额定容量S
iN
成反比的比例增益；s为拉普拉斯算子。4.如权利要求1所述的分散式控制方法，其特征在于，所述第二开关频率的计算方式为：式中，f
s_i*
表示第二开关频率；f
sref*
表示电流源子模块中开关器件的额定开关频率；k
p
和k
i
分别表示比例控制增益和积分控制增益，v
dc_i
表示第i个电流源子模块的直流侧输出电压；v
ref
表示预置的直流侧电压参考值。5.如权利要求1或4所述的分散式控制方法，其特征在于，所述预置的直流侧电压参考值为对应电流源子模块的额定工作电压。6.一种用于多有源桥式变换器的分散式控制装置，其特征在于，所述多有源桥式变换器包括多端口变压器、与所述多端口变压器的一次侧绕组相连的多个电压源子模块，以及与...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐扬，李伟林，赵宏卫，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：