[发明专利]独立输出直流变换器的串联输入均压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于高频开关变换器方向技术领域。

背景技术

电能是当今时代最重要的能源形式，经过变换的合适的电能供给是社会生产、生活得以顺利进行的前提条件。在研究电能变换的电力电子技术领域中，开关变换器以其高效率的优点而得到关注，一直是研究的重点，开关变换器已渗透到生产生活的各个领域，应用十分广泛。随着技术的进步，开关变换器正朝着高频化、模块化、智能化、数字化的方向发展。

在中高输入电压(大于1kV)场合，直流变换器面临的主要问题是开关器件的电压应力较高，必须选择耐压较高的开关器件，但是可选择的耐压高的开关器件较少，而且高压器件的性能一般比常用低压(600V～1200V)器件差。因此，在中高输入电压场合，更多采用的是直流变换器输入串联的形式，即采用相同的模块化的直流变换器，利用其相同的特性，使其均分总输入电压，从而降低每个模块中开关器件的电压应力，这样就可以选择低压开关器件，使变换器性能得以提高，也顺应了开关变换器模块化的发展趋势。

直流变换器模块的输入串联，其输出一般采用并联形式，具有恒压输出特性，各模块均分总电流(即总输出功率)，这就是所谓的输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-ISOP)组合变换器系统。针对ISOP系统的均压方法是在变换器中加入均压控制器，可以得到较高的均压精度和较好的动态均压效果。均压方法的主要特点是以输出电压为控制对象构造电压环控制器，控制器给出的误差信号送入各模块产生PWM信号，同时均压控制环根据各模块输入电压情况，分别修正从电压控制环得到的误差信号，利用PWM信号占空比的差异来控制调整各模块的输出功率，从而实现均分输入电压。为实现模块化的需要，有研究人员提出将电压控制和均压控制都分散到各个模块当中的控制方法，该方法的主要特点是，各模块都以输出电压为控制对象构造各自的电压环控制器，同时根据各模块输入电压情况，分别修正自己的输出电压给定信号，利用所谓的“上翘”特性(即如输入电压高，则增大本模块的电压给定信号)来实现均压。

对于ISOP系统，每个模块都需要辅助电源对其控制电路、驱动电路等进行供电，由于各模块输入串联，没有公共地，因此辅助电源必须是相互隔离或相互独立的。采用一个以总输入电压作为输入的反激变换器作为辅助电源，可以提够多路隔离的输出电压，结构较为简单，但会面临电压应力较高的问题。也可采用为每个模块配置一个辅助电源的方法，即各辅助电源以模块输入电压作为自己的输入，其输出相互独立，这样电压应力降低，同时也满足了模块化的需要。该方法中的各辅助电源，可以看成是输入串联输出独立(Input Series Output Independent-ISOI)的组合变换器系统。

显然，ISOI系统也面临着输入均压问题。如果辅助电源组成ISOI系统，主变换器组成ISOP系统，因为辅助电源功率一般远小于主变换器，在正常工作时ISOP系统均压控制环即可保证输入均压，此时ISOI系统几乎不用考虑均压问题，但在主变换器无输出功率时(初始上电或空载)，ISOI系统就必须加入均压控制，否则输入不均压不仅对辅助电源还会对主变换器造成不利影响甚至损坏。当然，对于单独的ISOI系统也必须加入均压控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有输入串联输出独立直流变换器系统的输入存在不均压易造成不利影响的问题，本发明提供一种独立输出直流变换器的串联输入均压控制方法。

本发明的独立输出直流变换器的串联输入均压控制方法，所述方法适用于控制输入串联输出独立(Input Series Output Independent-ISOI)的组合变换器系统恒压输出或恒流输出，所述系统中的N个模块，N为大于1的正整数，设置第1模块为主模块，剩余模块为从模块；通过对主模块输出电压或输出电流进行反馈控制，实现主模块恒压输出或恒流输出，通过对各从模块输入电压进行控制来保证系统输入电压均分，同时从模块输出电压或电流与主模块保持一致。

控制输入串联输出独立(Input Series Output Independent-ISOI)的组合变换器系统恒压输出的方法包括：

步骤一、设置第1模块的输出电压给定信号u_ref；

步骤二、对第1模块的输出电压u_o1进行采样，设置电压采样系数k_m，将电压采样系数k_m与输出电压u_o1相乘后得到输出电压反馈信号u_oc1；