[发明专利]基于最小电流应力的双向变换器优化控制方法及装置

说明书

本发明实施例涉及一种基于最小电流应力的双向变换器优化控制方法及装置，通过求解得到双向变换器在最小谐振电感电流下的输入内移相角、输出内移相角和外移相角对双向变换器进行控制运行，不仅能够改善双向变换器在移相控制时由于输入输出电压不匹配时造成的较大谐振电感电流和效率低等缺陷，在全功率范围和全变压比范围内均能有效减小变换器的谐振电感电流，提高整个变换器的效率及性能，解决了现有DAB变换器在电压不匹配运行工况下，采用传统移相控制方式时变换器的电流应力大，增加变换器的损耗致使效率降低的技术问题。

技术领域

本发明涉及变换器技术领域，尤其涉及一种基于最小电流应力的双向变换器优化控制方法及装置。

背景技术

随着直流输电技术的快速发展，作为高压输电和低压直流配电网的中间环节，中压直流配网受到越来越多的关注。在中压直流配电网中，需要采用高频隔离双向直流变换器作为互联装置，用于实现电气隔离、电压变换以及功率的双向流动。

DAB变换器具有高功率密度、能实现功率的双向传输，易于实现软开关和模块化等特点，被广泛应用于双向隔离变换领域。近年来，关于DAB变换器的性能优化，不管是对DAB变换器中的软开关范围的扩展，还对DAB变换器中的电流应力的减小以及谐振电感电流的减小进行优化，在优化过程中主要是基于DAB变换器的线性建立分段时域模型，这个分段时域模型能够准确的界定各个工作模态的边界条件，求解各个工作模式下的系统传输功率、谐振电感电流。当DAB变换器的控制策略或者控制自由度发生变化时，变换器的分段时域模型也将随之变化，而针对特定控制策略建立的分段时域模型将不再适用，并且随着DAB变换器可控自由度数量的增加，分段时域模型在不同分段的时域分析过程将更复杂。因此现有对求解DAB变换器在工作模式下的谐振电感电流、传输功率优化方式存在系统复杂且适用性差。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于最小电流应力的双向变换器优化控制方法及装置，用于解决现有DAB变换器在电压不匹配运行工况下，采用传统移相控制方式时变换器的电流应力大，增加变换器的损耗致使效率降低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于最小电流应力的双向变换器优化控制方法，包括以下步骤：

S1.根据双向变换器的输入电压、输出电压和变换器匝数比计算得到双向变换器的变压比；

S2.根据所述双向变换器的输入电压、输出电压、输出电流、谐振电感、变换器匝数比、开关频率计算得到所述双向变换器标幺化的传输功率；

S3.基于所述双向变换器处于最小电流应力状态下，根据所述变压比、所述变换器匝数比和所述传输功率计算得到所述双向变换器的输入内移相角和输出内移相角；以及采用PI控制器调节所述双向变换器的所述输出电压稳定输出，得到所述双向变换器的外移相角；

S4.将所述输入内移相角、所述输出内移相角和所述外移相角输入驱动生成模块控制所述双向变换器中开关器件的通断；

其中，在步骤S3中，计算所述双向变换器的输入内移相角和输出内移相角的公式为：

式中，α为输入内移相角，β为输出内移相角，k为变压比，p₀为传输功率，N为变换器匝数比。

优选地，计算所述双向变换器的输入内移相角和输出内移相角具体步骤包括：

S31.获取所述双向变换器的传输功率基波分量和谐振电感电流基波分量；

S32.采用拉格朗日乘数法建立基于所述传输功率基波分量和所述谐振电感电流基波分量的拉格朗日方程，并对所述拉格朗日方程中的三个移相角进行求偏导数，得到三个移相角的导数式；

S33.根据约束条件对所述导数式进行求解，得到所述双向变换器的输入内移相角和输出内移相角的公式；