[发明专利]一种用于两模块DC‑DC变换器并联的均流控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，涉及DC-DC变换器领域的两模块输入并联输出并联的相关技术，尤其涉及DC-DC变换器的无电流互感器的并联均流技术。

背景技术

随着科学技术的发展，大容量电源系统得到越来越广泛的应用，这对DC-DC变换器的电压电流等级、容量、功率密度提出了越来越高的要求。DC-DC变换器输入并联输出并联，能提高整个组合变换器的功率等级，同时单个DC-DC变换器中的变压器容量、开关管的电流应力仍处于较小的值，保证了变换器的小型轻量化和高效率、高功率密度。另外，各个变换器间采用交错并联控制，减少了输入和输出电流纹波，从而减小了滤波电容的容量和体积。

但是，由于元件容差、环境变化等因素的影响，组合变换器中各模块的元件参数不可避免地会存在差异，这将导致模块间的电流不均衡，使开关器件承担不同的电流应力和热应力，从而缩短了开关器件的寿命，降低了整个变换器的效率和可靠性。因此，模块间均流成为输入并联输出并联组合变换器的重要研究方向之一。

目前，输入并联输出并联组合变换器的均流技术主要有下垂法和有源均流法两大类。下垂法通过改变每个模块的输出阻抗来实现模块间均流，主要适用于小功率场合。有源均流法需要电流检测单元对每个模块进行电流采样，控制系统较为复杂，成本较高，且均流母线对噪声的敏感度很高，影响均流效果。

总之，现有的输入并联输出并联组合变换器的均流技术不能满足目前的大容量电源系统的需要，亟需一种新型的用于两模块DC-DC变换器并联的均流控制系统及方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种用于两模块DC-DC变换器并联的均流控制系统及方法，本发明不需要电流检测单元对各模块电流进行采样就能够实现两并联模块间的均流。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种用于两模块DC-DC变换器并联的均流控制系统，包括输入端并联且输出端并联的两个DC-DC变换器模块，其特征是，在电压环闭环调制下，并联的DC-DC变换器模块的输出电压与参考电压之间的差值送至电压调节器，电压调节器将根据扰动调节变换器的移相占空比并将该信号送至参数测算模块，参数测算模块根据两个DC-DC变换器模块移相占空比的变化量得到与输出电流相关的参数并传送至补偿量计算模块；补偿量计算模块根据与输出电流相关的参数对对应的DC-DC变换器模块进行模块间参数不匹配的补偿，实现两个DC-DC变换器模块的输出均流。

进一步的，电压检测电路用于检测并联的DC-DC变换器模块的输出电压。

进一步的，所述两个DC-DC变换器模块的电路结构相同，均包括依次相连的第一全桥桥式电路、高频隔离变压器和第二全桥桥式电路，高频隔离变压器带有折算到原边的漏感，DC-DC变换器模块的输入端及输出端分别并联有电容。

一种用于两模块DC-DC变换器并联的均流控制方法，包括：

对每个DC-DC变换器模块首先采用共同占空比控制，即每个DC-DC变换器模块的移相占空比相同，均为电压环调节器的输出；

在共同占空比控制下系统稳定后，将第一个DC-DC变换器模块的移相占空比减去一个恒定偏置量，取恒定偏置量为共同占空比的40％，同时保持电压环闭环调节，系统稳定后，计算第一个DC-DC变换器模块的移相占空比的减小量和第二个DC-DC变换器模块的移相占空比的增加量，总的负载电流保持不变，得到与输出电流相关的参数；

根据与输出电流相关的参数，选取主模块及辅模块，主模块的移相占空比为电压环调节器的输出，辅模块的移相占空比为电压环调节器的输出加上模块间参数不匹配的补偿量。

每个DC-DC变换器模块通过调节移相占空比控制输出电压，移相占空比d由下式给出：

其中，为DC-DC变换器模块中第一全桥和第二全桥间的移相角。

与输出电流相关的参数由下式给出：

其中，n₁、n₂分别为第一、第二个DC-DC变换器模块中变压器的变比，L₁、L₂分别为第一、第二个DC-DC变换器模块中变压器折算到原边的漏感，Δd₁为第一个DC-DC变换器模块的移相占空比的减小量，Δd₂为第二个DC-DC变换器模块的移相占空比的增加量。