[发明专利]谐振型DC/DC变换器功率均衡控制方法和控制系统

说明书

本发明涉及谐振型DC/DC变换器功率均衡控制方法和控制系统，包括两层控制，分别是变换器总有功功率控制和变换器功率均衡控制，变换器总有功功率控制用于得到变换器的移相角；变换器功率均衡控制中，对各个变换单元进行闭环控制，得到各换流单元对应的开关频率的修正量；然后计算得到修正后的各换流单元对应的开关频率；根据各换流单元修正后的开关频率对对应的换流单元进行均衡控制。通过调整开关频率来均衡变换单元传输的有功功率，实现了变换器串联侧直流电压平衡和传输功率均衡，保证了DC/DC变换器的稳定运行，并且，无需添加专门的硬件结构，降低了投入成本。

技术领域

本发明涉及谐振型DC/DC变换器功率均衡控制方法和控制系统，属于DC/DC变换器功率均衡控制技术领域。

背景技术

DC/DC变换器的主流拓扑为一侧串联一侧并联型，如图1所示，DC/DC变换器包括n个变换单元，这些变换单元一侧串联设置，也称为级联设置，另一侧并联设置，那么，将变换单元串联设置的一侧称为变换器的串联侧，将变换单元并联设置的一侧称为变换器的并联侧，如果拿图1来说，高压侧串联设置，低压侧并联设置，那么，高压侧为变换器的串联侧，低压侧为变换器的并联侧。以大功率双向CLLLC谐振型DC/DC变换器为例，这种变换器不仅可实现直流电压变压、双向传输能量和电气隔离的功能而且具有功率密度高，效率高等优点，在可再生能源、直流配电系统及电力电子变压器等领域得到了广泛的应用。

这种变换器在运行时，由于变换单元之间损耗、谐振电感、谐振电容、高频变压器漏抗和变比的差异性，会造成各变换单元传输的有功功率不均衡，引起变换单元直流电压不一致，导致变换器不能正常运行。

针对DC/DC变换器串联侧直流电压和变换单元有功功率不均衡的问题，目前的解决方法为硬件均压，在功率变换单元串联侧的直流电容两端并联均压电阻，通过不同直流电压作用在电阻上损耗的差异性来减小直流电压和有功功率的不均衡，这种方法是一种有差控制，只能减小变换单元间直流电压和有功功率的不均衡程度，可靠性不高，并且增加了变换器的损耗和成本，降低了变换器运行效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种谐振型DC/DC变换器功率均衡控制方法，用以解决传统的功率均衡方法可靠性低的问题。本发明同时提供一种谐振型DC/DC变换器功率均衡控制系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种谐振型DC/DC变换器功率均衡控制方法，所述DC/DC变换器的输入侧为串联侧，输出侧为并联侧，所述控制方法包括两层控制，分别是变换器总有功功率控制和变换器有功功率均衡控制，所述变换器总有功功率控制为：对变换器并联侧直流电压进行闭环控制，经过处理后得到变换器的移相角，根据所述移相角调整各换流单元两侧对应交流电压的相位差，实现总有功功率控制；

所述变换器有功功率均衡控制包括以下步骤：

(1)计算变换单元串联侧直流电压的平均值U_{dc_av}，将各换流单元串联侧直流电压U_dci分别与平均值U_{dc_av}做差，并对做差结果进行闭环控制，得到各换流单元对应的开关频率的修正量Δf_si；

(2)将各修正量Δf_si与初始开关频率f_s相加，经过处理后得到修正后的各换流单元对应的开关频率f_si；

(3)根据各换流单元修正后的开关频率f_si对对应的换流单元进行控制；

其中，i＝1、2、……、N。

实现变换器并联侧直流电压闭环控制的手段为：检测变换器实际的并联侧直流电压U_o，将变换器并联侧直流电压指令值U_o^*与实际的并联侧直流电压U_o做差，利用PI调节器进行闭环控制。