CN109728717A - 基于直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将高压侧输出电压采样后与给定电压比较，比较后的电压差值经过一个PI处理器得到总的电流给定，再将采样的低压侧电流与总电流给定比较，比较的电流差值再经过一个PI处理器得到总的占空比给定D；步骤2、将步骤1得到的总的占空比给定D再分配给每相占空比，并通过监测两路电感电流大小来控制两路占空比。本发明能够在总的低压侧电流不变的前提下，每相电流还能自动调节占空比实现均流的效果。

Description

基于直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法

技术领域

本发明属于交错并联直流变换器控制技术领域，涉及交错并联双向直流变换器控制方法，尤其是基于直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法。

背景技术

随着世界经济的增长，使用清洁无污染的可再生能源逐步代替传统的石化能源已经大势所趋。在电能方面，新能源分布式发电由于其污染少、能源利用率高、安装地点分散灵活等优点，被越来越广泛地关注、研究和应用。但是分布式发电也会对电力系统潮流、系统安全性和电能质量等指标产生影响。同时分布式电源不可以被调度，这也给电压调节和潮流控制带来了困难。因此，微电网应运而生。微电网与分布式发电的显著区别是可以单独向负荷供电，即孤岛运行，也可以并网运行。

相比于交流微电网，直流微电网拥有更显著的优势。随着智能电网的提出、分布式电源技术、储能技术及电力电子技术的快速发展，直流微电网因其供电可靠性高、无相位控制及无功问题、损耗少、效率高等优点受到了广泛的关注。作为直流微电网系统中储能环节必不可少的一部分，双向DC/DC变换器起到了能量转换的重要作用。传统的双向交错并联Buck/Boost直流变换器，能够实行宽范围的电压增益，并且电路可靠，易于控制，所以应用广泛。但是交错并联电路存在是否均流的问题，如果每相电路电流不相等，则存在每相功率分配不均的问题，可能某相满载，某相空载，而且某相电流应力也会很大，这些都不利于电路的长期工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法，能够实时控制两路的占空比从而控制两路电流相同。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、将高压侧输出电压采样后与给定电压比较，比较后的电压差值经过一个PI处理器得到总的电流给定，再将采样的低压侧电流与总电流给定比较，比较的电流差值再经过一个PI处理器得到总的占空比给定D；

步骤2、将步骤1得到的总的占空比给定D再分配给每相占空比，并通过监测两路电感电流大小来控制两路占空比。

而且，所述步骤2的具体步骤包括：

(1)将每相电感电流i_L1，i_L2分别与两相平均电流Σi_L/2做比较，并将比较的电流差值再经过如下所示的比例计算公式得到占空比差值△D；

L/(U_lowT_S)

上式中，U_low为双向直流变换器低压侧电压；T_S为双向直流变换器的变换周期；L为为双向直流变换器低压侧电感值；

(2)将控制总电流的总的占空比给定D叠加每相误差△D，即得到实际每相占空比D₁和D₂。

而且，所述步骤2第(2)步的具体步骤包括：

(1)假设i_L1大于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2大于0，i_L2减去Σi_L/2小于0，乘以比例计算公式，△D₁大于0，△D₂小于0，D₁＝D-△D₁小于D，D₂＝D-△D₂大于D，i_L1下降，i_L2上升，直到i_L1等于i_L2；

(2)假设i_L1小于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2小于0，i_L2减去Σi_L/2大于0，乘以比例计算公式，△D₁小于0，△D₂大于0，D₁＝D-△D₁大于D，D₂＝D-△D₂小于D，i_L1上升，i_L2下降，直到i_L1等于i_L2。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明在传统的PI控制上，叠加了带占空比分配的方法，实时控制两路的占空比从而控制两路电流相同。而且，本发明在实现两相交错并联的同时，也能自动均流，既减小了低压侧的输入电流纹波，延长了用于低压侧的蓄电池的使用寿命，也避免了两路电流不均衡，使得开关管的电流应力不一致而加剧某路开关管的电流情况的发生。

2、本发明可以保持总的电流不变，自动分配每相占空比，实现每相电流相等，从而避免某相功率开关管电流应力过大，避免某相过载或空载，电路发生故障。

3、本发明通过两相交错并联还能减小低压侧电流纹波，延长蓄电池使用寿命。

4、本发明不仅可以应用于直流微网中储能系统用两相交错并联直流变换器，还可以应用于多相交错并联直流变换器，这对于变换器扩容提高功率具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的带占空比分配的控制方法流程图；

图2为本发明的占空比分配器内部处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：

步骤1、将高压侧输出电压采样后与给定电压比较，比较后的电压差值经过一个PI处理器得到总的电流给定，再将采样的低压侧电流与总电流给定比较，比较的电流差值再经过一个PI处理器得到总的占空比给定D；

如果以此占空比直接驱动开关管，只能得到总的低压侧电流满足电流给定，并不能得到每相电流完全相同，所以需要将此占空比给定再分配给每相占空比，如图2所示；

步骤2、根据电感电流和占空比之间的关系式(1)可知，开关管导通时，电感电流增加，开关管关断，电流减小，所以通过监测两路电感电流大小来控制两路占空比。

△D＝△i_L L/(U_lowT_S) (1)

上式中，U_low为双向直流变换器低压侧电压；T_S为双向直流变换器的开关周期；L为为双向直流变换器低压侧电感值，△iL为双向直流变换器的电感电流增量，△D为双向直流变换器的占空比增量；

如图2所示，每相电感电流i_L1，i_L2分别与两相平均电流Σi_L/2做比较，比较的电流差值再经过式(1)的比例L/(U_lowT_S)得到占空比差值△D，再由图2所示的控制总电流的基础占空比D叠加每相误差△D，即得到实际每相占空比D₁和D₂，从而使得总的低压侧电流不变的前提下，每相电流还能自动调节占空比实现均流的效果。

假设i_L1大于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2大于0，i_L2减去Σi_L/2小于0，乘以比例计算公式，△D₁大于0，△D₂小于0，D₁＝D-△D₁小于D，D₂＝D-△D₂大于D，i_L1下降，i_L2上升，直到i_L1等于i_L2；

假设i_L1小于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2小于0，i_L2减去Σi_L/2大于0，乘以比例计算公式，△D₁小于0，△D₂大于0，D₁＝D-△D₁大于D，D₂＝D-△D₂小于D，i_L1上升，i_L2下降，直到i_L1等于i_L2；

本发明的工作原理是：

传统的PI双环控制系统，只能控制总的输出电压，电流稳定，至于每相电流调节则需要图2所示的占空比分配器；如图2所示，每相电感电流i_L1，i_L2与两相平均电流Σi_L/2做比较，比较的电流差值再经过式(1)的比例L/(U_lowT_S)得到占空比差值△D，再由图2所示的控制总电流的基础占空比D叠加每相误差△D，即得到实际每相占空比D₁和D₂，从而使得总的低压侧电流不变的前提下，每相电流还能自动调节占空比实现均流的效果。

注意，如果变换器是N相电路，则每相实际电感电流i_LN与平均电流Σi_L/N做比较，后面的步骤与前文相同。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将高压侧输出电压采样后与给定电压比较，比较后的电压差值经过一个PI处理器得到总的电流给定，再将采样的低压侧电流与总电流给定比较，比较的电流差值再经过一个PI处理器得到总的占空比给定D；

步骤2、将步骤1得到的总的占空比给定D再分配给每相占空比，并通过监测两路电感电流大小来控制两路占空比。

2.根据权利要求1所述的一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

(1)将每相电感电流i_L1，i_L2分别与两相平均电流Σi_L/2做比较，并将比较的电流差值再经过如下所示的比例计算公式得到占空比差值△D；

L/(U_lowT_S)

上式中，U_low为双向直流变换器低压侧电压；T_S为双向直流变换器的开关周期；L为为双向直流变换器低压侧电感值；

(2)将控制总电流的总的占空比给定D叠加每相误差△D，即得到实际每相占空比D₁和D₂。

3.根据权利要求2所述的一种直流微网系统用交错并联双向直流变换器的控制方法，其特征在于：所述步骤2第(2)步的具体步骤包括：

(1)假设i_L1大于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2大于0，i_L2减去Σi_L/2小于0，乘以比例计算公式，△D₁大于0，△D₂小于0，D₁＝D-△D₁小于D，D₂＝D-△D₂大于D，i_L1下降，i_L2上升，直到i_L1等于i_L2；

(2)假设i_L1小于i_L2，则i_L1减去Σi_L/2小于0，i_L2减去Σi_L/2大于0，乘以比例计算公式，△D₁小于0，△D₂大于0，D₁＝D-△D₁大于D，D₂＝D-△D₂小于D，i_L1上升，i_L2下降，直到i_L1等于i_L2。