[发明专利]输入串联输出并联组合变换器全负载输入均压的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输入串联输出并联组合变换器输入均压的控制方法，特别是 这种变换器在全负载范围内的输入均压的控制方法，属于直流电压变换领域。

背景技术

随着现代电力电子技术的发展、高频开关器件的诞生，开关电源向着高频 化、集成化和模块化的方向发展。输入串联输出并联(以下简称ISOP)的组合 变换器作为标准模块的串并联技术中的一种，具备标准模块化带来的开发周期 短、系统成本低等优点，近年来成为研究的热点，十分适用于工业生产、电力系 统应用中输入电压较高、输出功率较大的场合。

21世纪以来，全球可再生能源不断发展，风能作为一种高效清洁的能源正 受到越来越多国家的重视，成为继石油、煤炭等石化原料之后的核心能源之一。 我国在大力发展风能并网研究的同时也支持非并网风电的研究，进而实现我国风 能应用的多元化发展，切实有效的缓解能源压力。非并网风电系统将风电直接应 用于电解铝、氯碱加工制氢、海水淡化等高耗能产业，大部分负载表现为直流负 载特性，因而可在负载侧直接采用DC-DC(即直流变直流)变换器，将输电线 上的高压直流变换为适合负载所需要的直流电压，从而简化了逆变变压和整流等 环节，相应的，高输入电压成为非并网风电系统中DC-DC变换器的主要设计难 点，而ISOP变换器因其自身的优点十分适合运用于该场合。

ISOP变换器中各模块的输入是串联的，而输出是并联的，因此ISOP变换 器的模块必须选择隔离型拓扑结构，根据不同的输入输出条件和使用场合可以选 择全桥、半桥、正激和反激等隔离型直流变换器。由于该变换器中各模块的器件 参数，如高频变压器、导通占空比以及输入电容等器件参数不一致，将导致分压 电容不均压、输出不均流。若不采取有效措施，会使开关管承受的电压不一致， 系统可靠性降低而不能工作，甚至补烧毁。因此这种结构的关键技术是保证串联 的各变换器模块的输入电压相等，才能使输出均流和正常工作。

R.Giri，R.Ayanar and N.Mohan，“Common duty ratio control of input series connected modular DC-DC converters with active input voltage and load current sharing，”in Proc.IEEE.APEC，2003，pp.322-326针对ISOP变换器存在分压电容均压 和输出均流问题，提出两模块用一个完全相同的占空比信号可以实现均压均流， 因为占空比相等，输入电压的不平衡导致输入电压高的变换器抽取更大的电流， 从而达到输入电压的自动均衡。但采取该控制方案的前提是两模块没有占空比丢 失或者占空比丢失完全相等，而桥式变换器在变压器原边换流时存在占空比丢 失，由于两模块元器件的分散性，不能保证两模块占空比丢失相等。因此桥式拓 扑的组合变换器就不能用单个输出电压环来自动实现均压均流。 A.Bhinge，N.Mohan，R.Giri，R.Ayanar，“series parallel connection of DC-DC converter modules with active sharing of input voltage and load current，”in Proc.IEEE APEC，2002，pp.648-653提出使用两个输入均压环实现模块分压电容电压均压和 输出的均流。但采取该控制方式，仍然无法实现ISOP组合变换器在空载或较轻 载条件下的输入均压输出均流。

发明内容

本发明的目的主要是针对上述已有的ISOP组合变换器无法在空载或较轻载 条件下实现均压均流的缺点，给出一种在空载或轻载条件下也能实现均压均流而 正常工作的输入串联输出并联组合变换器全负载输入均压的控制方法。

本发明的输入串联输出并联组合变换器全负载输入均压的控制方法，包括n 个拓扑模块组成输入串联输出并联的电路，各拓扑模块控制端的驱动信号为各路 误差信号和锯齿波V_RAMPi相交截而产生的信号，所述各路误差信号中包括：

1)共用的输出电压调节器的输出信号v_{o_EA}；

2)各模块输入均压调节器的输出信号v_{cd_EAi}；

所述各路误差信号中还包括

3)相位差依次为π/n的正弦波调制信号，