[发明专利]一种基于虚拟阻抗的直流固态变压器控制方法

说明书

本发明涉及直流固态变压器，具体是一种基于虚拟阻抗的直流固态变压器控制方法。本发明解决了传统直流固态变压器各个模块由于由于参数不同导致输入均压无法保证输出均流的问题。该方法在传统控制的基础上，在控制中加入虚拟阻抗的环流控制，其中每个模块的环流为输出平均电流与各自的输出电流之差。经过虚拟阻抗最终调节每个模块的输出电流，使得各模块的输出电流相同，实现均流控制。从而实现输出均流，同时使输出电压保持稳定。本发明适用于直流固态变压器，具有良好的实用性。

技术领域

本发明涉及直流固态变压器领域，具体是一种基于虚拟阻抗的直流固态变压器控制方法。

背景技术

随着化石能源的枯竭和环境问题日渐突出，各种分布式电源的应用受到了广泛重视，与此同时国内外学者开展了直流微电网的研究。在直流微电网中，各个分布式电源和直流母线之间、高电压等级的直流母线和低电压等级的直流母线之间均需要大容量的DC/DC变换器进行互联。

现有的文献均是在直流变压器（DCSST）中各个模块之间的传输效率相同的情况下提出控制策略。实际应用中由于主电路参数不同可能引起各子模块传输效率不均，导致采用以上所提控制策略的DCSST不能同时保证输入均压与输出均流。为了使DCSST采用输入均压控制时保证输出均流，需要在现有的双环控制策略基础上增加均流控制。传统的DC/DC变换器并联侧均流主要有最大电流法、平均电流法、下垂控制法。然而这些均流控制方法主要依赖PI参数调节进行均流，均流效果不理想，对于DCSST主电路参数不同造成的输出不均流改善不明显，同时需要进行复杂的运算。针对传统控制的这些缺点，有学者提出采用虚拟阻抗控制可以在不额外消耗功率的情况下改变并联系统的输出特性，实现对输出电流的调节。有文献提出了在逆变器电压电流双环控制的基础上加入虚拟阻抗调节输出均流，但其增大了整个系统的输出阻抗，对整个系统的输出特性造成影响。因此现在迫切需要一种可以有效减小由于各模块参数不同造成的输出电流不均衡的方法。

发明内容

本发明为了解决直流固态变压器中每个模块传输效率不一致导致输入均压无法保证输出均流的问题。针对现有控制策略的缺陷，设计了一种基于虚拟阻抗的直流固态变压器控制方法。

本发明在现有模块化控制方法的基础上，引入基于虚拟阻抗的输出均流策略。在控制模块中加入虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块调节输出环流，使得各模块的输出电流均衡。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于虚拟阻抗的直流固态变压器控制方法，由m个双有源全桥变换器（DAB）通过输入串联输出并联（ISOP）结构连接实现；在现有双有源全桥变换器的输入均压环和输出电压环控制的基础上引入虚拟阻抗环节，使得输出均流；具体如下：输入均压环中，直流固态变压器的输入均压参考值U_in/m与每个双有源全桥变换器的输入电压值U_ini作差后，经过输入均压环PI控制器G_sc输出各个双有源全桥变换器的移相比修正信号；U_in为直流变压器输入母线电压；

输出电压环中，直流固态变压器输出电压参考值U_oref与每个双有源全桥变换器输出侧的电压实际值U_outi作差后，经过输出电压环PI控制器G_dc输出基本移相比信号，与各个双有源全桥变换器的移相比修正信号作差；之后每个双有源全桥变换器的环流经过虚拟阻抗环节，进而调整移相比，得到各双有源全桥变换器的最终移相比信号D_i，最后通过移相模块输出脉冲PWM驱动信号，环流经过虚拟阻抗Z_v调节进行环流的控制使得各双有源全桥变换器输出电流相同。