[发明专利]三有源桥变换器功率解耦移相控制及电流有效值优化方法

说明书

三有源桥变换器功率解耦移相控制及电流有效值优化方法，包括以下步骤：(1)设置功率解耦移相控制的必要条件2D₄+D₂＝2D₅+D₃；(2)设置各移相比精确度ΔD，取符合精度要求的各移相比数值；(3)通过约束函数筛选符合要求的各移相比数值；(4)计算各端口传输功率及电流有效值平方和；(5)采集实际传输功率，筛选符合允许误差ΔP的各端口传输功率的数值、各移相比数值、电流有效值平方和数值；(6)找到最小电流有效值平方和及对应的移相比D₂、D₃、D₄；(7)生成控制各端口开关管开断的PWM控制信号。本发明提升了变换器的控制自由度，保证各端口传输功率范围；实现了最小电流有效值控制，提升了变换器运行效率。

技术领域

本发明涉及电力电子控制技术领域，具体是涉及一种三有源桥变换器功率解耦移相控制及电流有效值优化方法。

背景技术

直流配电网不存在无功波动、谐波劣化、频率波动和同步振荡等问题，相比于交流配电网具有诸多优势，是分布式电源消纳的有效途径。直流变压器作为直流配电网的核心装备，其高效可靠运行对直流配电网具有重要意义。现有直流变压器多采用两端口拓扑结构，在直流配电网进行多电压等级能量变换时，需要配备多台两端口直流变压器。多台直流变压器共同运行不仅增加了能量转换次数和建设成本，端口间还会产生环流，导致协调控制难度大、系统稳定性降低。采用一台多端口直流变压器代替多台两端口直流变压器，能有效解决上述问题。

在多端口直流变压器拓扑结构中，三有源桥(Three Active Bridge,TAB)变换器因其具备电气隔离、宽电压范围以及潮流方向灵活可控等优点，具有较高的研究价值和应用潜力。三有源桥变换器作为直流配电网中的重要功率单元，其端口间更好的能量协调与能量转换效率对直流配电网具有重大的意义。然而，三有源桥变换器在现有的单移相(Single Phase Shift,SPS)控制下，同为输入和输出的端口之间存在的相位差就会导致耦合功率的产生，耦合功率的存在会加强端口之间的相互作用，在动态过程中加剧端口电压波动，影响变换器动态性能。此外，单移相控制受到其控制自由度限制，无法对电感电流进行控制，因此存在变换器运行过程中电流有效值较大的问题，导致变换器运行效率不高。所以，在对三有源桥变换器的运行效率进行优化提升时，选取一种能够同时实现变换器端口间解耦和电流有效值优化的控制方法对于降低三有源桥变换器的运行损耗具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种三有源桥变换器功率解耦移相控制及电流有效值优化方法，提升了三有源桥变换器的控制自由度，同时保证了各端口的传输功率范围；消除了同为输入或输出端口间的功率耦合，消除了端口间的相互影响；确定了基于功率解耦移相的最小电流有效值模式选取方式，实现了三有源桥变换器的最小电流有效值控制，提升了三有源桥变换器运行效率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种三有源桥变换器功率解耦移相控制及电流有效值优化方法，包括以下步骤：

(1)设置功率解耦移相控制的必要条件，必要条件为2D₄+D₂＝2D₅+D₃；D₂是端口二的交流侧电压方波v_H2的内移相比，D₃是端口三的交流侧电压方波v_H3的内移相比，D₄是端口一、二间的外移相比，D₅是端口一、三间的外移相比；

(2)设置各移相比的精确度ΔD，取符合精度要求的各移相比数值；

(3)通过约束函数筛选符合要求的各移相比数值；

(4)计算各端口传输功率及电流有效值平方和；