[发明专利]微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法

摘要

本发明公开了一种微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，将传统轻载切相控制、多自由度调频控制和移相磁技术结合起来，所述储能系统采用6相交错并联双向变流器主电路，首先建立一个负载电流损耗模型，推导出最佳切相点对应的负载电流；其次采用多自由度频率控制寻求切相控制下的最优化工作频率；最后采用移相技术和磁集成设计抑制轻载、切相及低频下的纹波恶化，达到轻载情况下更高效率运行的控制目标；与现有技术中的微电网储能系统双向变流器相比，本发明能有效改善微电网储能系统中双向变流器轻载效率偏低，以及传统切相控制易引起纹波恶化的难题，极大的拓展了双向变流器高效率运行区间，提高了系统的稳定性和可靠性。

主权项

一种微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述微电网储能系统包括一个或多个双向变流器及分布式电池储能模块，所述双向变流器采用6相交错并联双向变流器主电路拓扑结构，其效率优化控制方法是由如下步骤实现的：(1)分析变流器全功率负载范围内的损耗分布，尤其轻载模式下的损耗特征，构建高效准确的损耗模型，考虑到多相并联交错的双向变流器各通道特性及工作完全相等，以一相且工作于Buck模式为例进行分析研究其损耗模型，并推演出变流器全功率损耗，所述变流器全功率损耗包括功率开关管的导通损耗、续流二极管功率损耗、开关管的损耗以及寄生二极管的开关损耗；(2)建立综合考虑电路损耗和磁路损耗的优化Steinmetz模型，并推导出其优化损耗表达式：(3)采用Matlab软件，依分类变量仿真所述变流器全功率损耗中各部分开关损耗公式，得到对应负载电流和开关频率的损耗三维模型，分析其损耗分布；(4)根据所述变流器全功率损耗分布特点建立对应工作相数下损耗和负载电流的关系曲线，结合损耗与频率的内在特性关联，采用切除轻载电流下非必要工作相数的切相控制方法和多自由度调频的频率控制方法，寻求对应相数及负载电流下最优化工作频率；(5)在轻载电流下切相的同时重复调整各相导通的相位角，使变流器在切相控制的同时继续保留交错并联的优势，改善电流纹波，进一步优化变流器高效运行区间；(6)在施以切相控制及多自由度调频控制后，针对纹波恶化的问题，采用两两电感反向耦合的交错并联磁集成设计，以进一步改善轻载纹波电流增大，最大化实现变换器全功率范围高效率运行；最后，通过设计六相交错变流器实验样机，并搭建实验电路系统验证以上所述效率优化控制方法的正确性。