[发明专利]一种适用于直流变压器的逆死区直接功率控制系统和方法

权利要求书

1.一种适用于直流变压器的逆死区直接功率控制系统，该直流变压器由双有源全桥双移相DC/DC变换器构成，双有源全桥双移相DC/DC变换器包括原边有源全桥开关电路、中间变压器以及副边有源全桥开关电路，原边有源全桥开关电路的输入接直流变压器的输入，原边有源全桥开关电路的输出接中间变压器的原边绕组，中间变压器的副边绕组接副边有源全桥开关电路的输入，副边有源全桥开关电路的输出接直流变压器的输出，并且直流变压器还包括控制器，控制器根据采用外移相控制调制方法对直流变压器进行直接功率控制，其特征在于：

该控制器包括：

误差计算单元，其将所需功率指令与实际测量功率之差进行PI控制，得到功率控制指令标幺值P2；

外移相角计算单元，其根据中间变压器的匝数比、直流变压器的输入电压、直流变压器的输出电压、功率指令标幺值P2、直流变压器的原副边有源全桥开关电路的死区时间Td、以及直流变压器在考虑死区时间Td影响情况下的对应的传输功率表达式，计算得到对应情况下的直流变压器的外移相比d0值；

PWM控制单元，与外移相角计算单元连接，根据外移相角计算单元计算得到的外移相比d0，输出PMW控制信号以控制直流变压器；

其中，直流变压器在考虑死区时间Td影响情况下的对应的传输功率表达式为：

其中，M为死区时间Td在半个开关周期中的占比；d为直流变压器的电压变比，d＝n*Udc2/Udc1，n为中间变压器的原边绕组与副边绕组之间的匝数比，Udc2为直流变压器的输出侧电压，Udc1为直流变压器的输入侧电压；外移相比d0为双有源全桥双移相DC/DC变换器中的原边有源全桥开关电路与副边有源全桥开关电路的开关控制脉冲之间存在的外移相角与π的比值。

2.根据权利要求1所述的适用于直流变压器的逆死区直接功率的控制系统，其特征在于：外移相角计算单元首先根据中间变压器的匝数比、直流变压器的输入电压、直流变压器的输出电压判断直流变压器的电压变比d的范围，然后根据功率控制指令标幺值P2判断外移相比d0值的范围，根据电压变比d的范围和外移相比d0值的范围确定直流变压器在考虑死区时间Td影响情况下的对应的传输功率表达式，然后通过对应的传输功率表达式进行数学解析，计算有效解，从而得到确定的外移相比d0值。

3.根据权利要求2所述的适用于直流变压器的逆死区直接功率的控制系统，其特征在于：控制器还具有功率表达式曲线拟合单元，外移相角计算单元与功率表达式曲线拟合单元相连接，功率表达式曲线拟合单元通过对外移相角计算单元得到的对应的传输功率表达式进行曲线拟合，得到修正的传输功率表达式，外移相角计算单元根据中间变压器的匝数比、直流变压器的输入电压、直流变压器的输出电压、功率指令标幺值P2、直流变压器的原副边有源全桥开关电路的死区时间Td、以及修正的传输功率表达式，计算得到直流变压器的外移相比d0值。

4.根据权利要求3所述的适用于直流变压器的逆死区直接功率的控制系统，其特征在于：当所需功率指令的微小变化导致外移相角计算单元计算得到的外移相比d0值发生跳变时，所述功率表达式曲线拟合单元对对应的传输功率表达式进行曲线拟合，得到修正的传输功率表达式，然后外移相角计算单元根据修正的传输功率表达式计算得到对应情况下的直流变压器的外移相比d0值，从而防止外移相比d0值的跳变。

5.根据权利要求4所述的适用于直流变压器的逆死区直接功率的控制系统，其特征在于：所述直流变压器由多个双有源全桥双移相DC/DC变换器构成，其中多个双有源全桥双移相DC/DC变换器的输入端串联连接至直流变压器的输入侧高压直流母线，多个双有源全桥双移相DC/DC变换器的输出端并联连接至直流变压器的输出侧低压直流公共母线。