【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电网领域，具体涉及一种储能dc-dc变流器及直接功率控制方法。
技术介绍
1、随着可再生能源的不断发展，提高储能技术的需求越来越大，双有源桥式(dab)变换器具有损耗小、效率高、电磁兼容性能良好等优点，常常作为储能应用中的双向dc/dc变换器的首选。由于dab dc-dc变换器中存在较多的非线性参数,传统的数学建模方式难以对其进行精确建模。此外，由于dab dc-dc变换器中具有较多的开关器件并且在实际应用中其运行工况十分复杂，因此在求解其优化调制策略时会面临计算量大、复杂度高、寻优困难等问题。现有的数值优化方法、迭代算法和启发式算法等方法存在模型复杂、计算耗时、寻优困难等缺点，难以保证各优化目标的快速综合优化。因此，如何提升dab dc-dc变换器的效率和性能，成为了电力电子领域的前沿热点。
2、如今，多数文献对dab变流器稳态性能的研究集中在电流应力、回流功率、zvs范围等方面，为此提供了更复杂的控制自由度和控制方法，虽然与传统的单移相(sps)调制相比，各种工况具有更好的控制效果，但与此同时，控制的复杂性也有所增加。针对优化动态性能的主要思想是创建一个关于移相比与输出电压、电流以及电路参数的新的数学模型，从而在电路工作状态发生变化时提供快速的动态响应。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种储能dc-dc变流器及直接功率控制方法，具有操作简单，效率高的特点。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案
3、一种储能dc-dc变流器，包括输入电压源vin、功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4、功率开关管s5、功率开关管s6、输入电感lin、匝数比为n、漏电感为l1的高频变压器tr、第一输出电容c1、第二输出电容c2以及负载电阻r；
4、所述的输入电压源vin的正极与输入电感lin的第一端连接，负极与功率开关管s3、功率开关管s4的源极均连接；
5、所述的输入电感lin的第二端与功率开关管s1、功率开关管s2的漏极均连接；
6、所述的功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4构成双桥臂电路，双桥臂电路的输出端与高频变压器tr的一次侧连接；
7、所述的功率开关管s5、功率开关管s6构成单桥臂电路，单桥臂电路与高频变压器tr的二次侧连接；
8、所述的第一输出电容c1第一端与功率开关管s5的漏极连接，第二端与第二输出电容c2的第一端连接，第二输出电容c2的第二端与功率开关管s6的源极连接；
9、所述的第一输出电容c1、第二输出电容c2串联后与负载电阻r并联。
10、所述的功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4均采用型号为infineonipp110n20na，200v，88a，ron＝100mω的功率mosfet开关管；功率开关管s5和功率开关管s6采用型号为irfb4310的功率mosfet开关管。
11、所述的功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4、功率开关管s5、功率开关管s6均设有并联连接的二极管。
12、所述的高频变压器tr为匝数比为n＝1、漏电感为l1的＝20uh高频变压器tr。
13、所述的第一输出电容c1和第二输出电容c2均采用耐压值为250v的470uf的电容。
14、所述的输入电感lin采用电感值为350uf的电感。
15、所述的一种储能dc-dc变流器，包括以下工作状态：
16、状态1：由于输入电感lin维持恒定的输入电流，功率开关管s2和功率开关管s3以零电流开关(zcs)开启；在此状态下，变压器一次侧所有开关均导通，为输入电流提供连续路径，漏电感l1将存储的能量转移到二次侧，变压器两侧的电压共同决定了漏电感电流的方向与幅值，所以，漏电感电流线性减少，直至减少为0，状态方程表示如下：
17、
18、
19、
20、其中，lin是输入电感的电感值，iin是输入电流，vin是输入电压，c1是第一输出电容的电容值，vc1是第一输出电容两端的电压，l1是高频变压器tr的漏电感的电感值，ileak是漏电感电流，n为高频变器的匝数比，v0是双桥臂的输出电压，r是负载电阻的电阻值；
21、状态2：变压器一次侧所有开关均导通，一次侧h桥的两个桥臂平均承担输入电流lin，由第一输出电容c1和第二输出电容c2共同承担输出功率，状态方程表示如下：
22、
23、
24、其中，c2是第二输出电容的电容值；
25、状态3：状态2结束瞬间，功率开关管s5开始导通，第一输出电容c1的电压反射到漏电感ll上；它使漏电感电ileak以与状态1相同的斜率线性增加，最后达到输入电流iin，利用电容器c1中储存的能量对漏电感ll进行预充电，实现电流换向；
26、状态4：漏电感电流ileak继续增大，最后达到峰值，通过功率开关管s1和功率开关管s4的电流反向流过并联二极管，在该状态结束瞬间，功率开关管s1和功率开关管s4实现零电流开关zcs关断；
27、状态5：漏电感电流ileak线性减小，最后达到输入电流iin，输入功率再次从一次侧转移到二次侧，同时，二次侧电流从功率开关管s5的并联二极管转移到功率开关管s6的二极管，状态方程表示为：
28、
29、
30、状态6：输入功率从一次侧转移到二次侧，第一输出电容c1充电，漏电电感电流ileak等于输入电流iin，状态方程表示为：
31、
32、
33、一种储能dc-dc变流器的直接功率控制方法，包括以下步骤：
34、步骤一，储能dc-dc变流器的功率损耗包括传导损耗、开关损耗和铜损耗，利用虚拟阻抗估计方法来补偿输入功率与输出功率的差值，描述实际输出功率与功率损耗之间的关系，通过采集期望的输出功率pout，将期望的实际功率pa表示为式(10)，也可以表示为式(11)，通过采集负载电流io，期望的实际输出电流ia表示为式(12)，
35、pa＝pout+pv (10)
36、pa＝vin·iin,d (11)
37、ia＝io+iv (12)
38、其中，pv是功率损耗相关的虚拟功率，rv是虚拟阻抗，iv为虚拟负载电流，iin,d是期望的输入电流；
39、步骤二，在实际的功率变换器系统中，由于输出电容的存在，使得输出电流不稳定，输出电压不会立即随负载电阻的变化而变化，为了加速瞬态过程，可将期望输出功率pout表示为式(13)，实际功率pa表示为式(14)
40、pout＝vo,ref·io (13)
41、pa＝vo,ref·ia (14)
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1.一种储能DC-DC变流器，其特征在于，包括输入电压源Vin、功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、输入电感Lin、匝数比为n、漏电感为L1的高频变压器TR、第一输出电容C1、第二输出电容C2以及负载电阻R；
2.根据权利要求1所述的一种储能DC-DC变流器，其特征在于，所述的功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4均采用型号为InfineonIPP110N20NA，200V，88A，Ron＝100mΩ的功率MOSFET开关管；功率开关管S5和功率开关管S6采用型号为IRFB4310的功率MOSFET开关管。
3.根据权利要求1所述的一种储能DC-DC变流器，其特征在于，所述的功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6均设有并联连接的二极管。
4.根据权利要求1所述的一种储能DC-DC变流器，其特征在于，所述的高频变压器TR为匝数比为n＝1、漏电感为L1的＝20uH高频变压器TR。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的一种储能DC-DC变流器，其特征在于，所述的输入电感Lin采用电感值为350uF的电感。
7.根据权利要求1-6所述的一种储能DC-DC变流器，其特征在于，包括以下工作状态：
8.根据权利要求1-6所述的一种储能DC-DC变流器直接功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种储能dc-dc变流器，其特征在于，包括输入电压源vin、功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4、功率开关管s5、功率开关管s6、输入电感lin、匝数比为n、漏电感为l1的高频变压器tr、第一输出电容c1、第二输出电容c2以及负载电阻r；
2.根据权利要求1所述的一种储能dc-dc变流器，其特征在于，所述的功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4均采用型号为infineonipp110n20na，200v，88a，ron＝100mω的功率mosfet开关管；功率开关管s5和功率开关管s6采用型号为irfb4310的功率mosfet开关管。
3.根据权利要求1所述的一种储能dc-dc变流器，其特征在于，所述的功率开关管s1、功率开关管s2、功率开...
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