[发明专利]一种双向多端口非隔离直流变换器的控制方法

摘要

本发明涉及一种双向多端口非隔离直流变换器及其控制方法，所述直流变换器包括至少两个其中一端与微电网连接的直流变换器模块；所述直流变换器模块包括两个串联的上管模块、下管模块、与所述上管模块并联的电容C1和与所述下管模块并联的电容C2；所述上管模块包括串联的上管开关T1和下管开关T2且所述下管开关T2并联电容C3；所述下管模块包括串联的上管开关T3和下管开关T4且所述上管开关T3并联电容C4。所述控制方法包括正母线电压控制过程、负母线电压控制过程、正母线电流控制过程和负母线电流控制过程。本申请每个模块均可实现能量的双向流动，可以根据需求控制指定端口的电压或者功率。

主权项

1.一种双向多端口非隔离直流变换器的控制方法，所述直流变换器包括至少两个其中一端与微电网连接的直流变换器模块；所述直流变换器模块包括两个串联的上管模块、下管模块、与所述上管模块并联的电容C1和与所述下管模块并联的电容C2；所述上管模块包括串联的上管开关T1和下管开关T2且所述下管开关T2并联电容C3；所述下管模块包括串联的上管开关T3和下管开关T4且所述上管开关T3并联电容C4；所述上管开关T1与二极管D1反向并联；所述下管开关T2与二极管D2反向并联；所述上管开关T3与二极管D3反向并联；所述下管开关T4和与二极管D4反向并联；在所述下管开关T2集电极和所述电容C3对应的连接端间设有电感L1；在所述下管开关T3中的发射极和所述电容C4对应的连接端间设有电感L2；其特征在于：所述控制方法包括母线电压控制过程和母线电流控制过程；所述母线电压控制过程包括正母线电压控制过程和负母线电压控制过程；所述母线电流控制过程包括正母线电流控制过程和负母线电流控制过程；所述正母线电压控制过程包括以下步骤：(1‑1)接收恒压控制指令以及恒压控制指令值vdref；(1‑2)通过模数转换电路采样电压反馈值vi+(k)和iL1(k)；(1‑3)确定电压环PI参数kp_u和ki_u；(1‑4)确定电压闭环PI控制输出电流指令idref；(1‑5)若所述idref＞0，所述直流变换器工作在buck模式，确定α_buck，控制T1的PWM占空比，T2封闭；若所述idref≤0，所述直流变换器工作在boost模式，确定α_boost，控制T2的PWM占空比，T1封闭；(1‑6)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PWM驱动T1和T2信号，返回步骤(1‑1)；所述负母线电压控制过程包括以下步骤：(2‑1)接收恒压控制指令以及恒压控制指令值vdref；(2‑2)通过模数转换电路采样电压反馈值vi‑(k)，iL2(k)；(2‑3)确定电压环PI参数kp_u和ki_u；(2‑4)确定电压闭环PI控制输出电流指令idref；(2‑5)若所述idref＞0，所述直流变换器工作在buck模式，确定α_buck，控制T4的PWM占空比，T3封闭；若所述idref≤0，所述直流变换器工作在boost模式，确定α_boost，控制T3的PWM占空比，T4封闭；(2‑6)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PWM驱动T3和T4信号，返回步骤(2‑1)；所述步骤(1‑3)和步骤(2‑3)中的电压环PI参数kp_u和ki_u通过下式确定：其中，kp_u为电压环比例系数，ki_u为电压环积分系数；Kp0、Kp1、Ki0和Ki1均为常数，vdref电流外环指令值，vi(k)直流公共母线电压第k次采样值，Umin为电压偏差绝对值最小值，Umax：为电压偏差绝对值最大值；所述步骤(1‑4)和步骤(2‑4)中的电流指令idref通过下式确定：其中，idref：为内环电流指令，Ts：采样周期；所述步骤(1‑5)和步骤(2‑5)中的α_buck通过下式确定：当idref＞0时:其中，α：PWM占空比，Kpi：电流内环比例系数，Kii：电流内环积分系数，vi：输入电压，vo：输出电压；所述步骤(1‑5)的α_boost通过下式确定：当idref≤0时：所述步骤(2‑5)的α_boost通过下式确定：当i_dref≤0时：