CN110365213B - 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法 - Google Patents

一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110365213B
CN110365213B CN201810320246.5A CN201810320246A CN110365213B CN 110365213 B CN110365213 B CN 110365213B CN 201810320246 A CN201810320246 A CN 201810320246A CN 110365213 B CN110365213 B CN 110365213B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type
module
direct current
straight
port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810320246.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110365213A (zh
Inventor
杨晨
张中锋
王宇
刘洪德
祁琦
谢晔源
李海英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Original Assignee
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Electric Co Ltd, NR Engineering Co Ltd filed Critical NR Electric Co Ltd
Priority to CN201810320246.5A priority Critical patent/CN110365213B/zh
Priority to PCT/CN2019/078844 priority patent/WO2019196609A1/zh
Publication of CN110365213A publication Critical patent/CN110365213A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110365213B publication Critical patent/CN110365213B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load

Abstract

本发明公开一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法。采用二种不同类型的模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，通过将这些模组的一个端口串联，而另一个端口并联组成功率等级和电压等级更高双向直流变换器。二种模组使用个数不限，但每种至少1个。二种模组均至少包含一个隔离型直直电路。其中，类型Ⅰ模组的电路结构形式还至少包含一个自身功率可主动调节的直直电路，类型Ⅱ模组的电路结构形式与类型Ⅰ模组不同。本发明的双向直流变换器及其控制方法，可以根据不同类型模组的组合情况，实现整体双向直流变换器的功率和电压调节，或改善其运行特性。

Description

一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法
技术领域
本发明属于电力电子应用领域，涉及直流电网和双向直流变换器，特别涉及一种同时含有两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法。
背景技术
双向直流变换器作为直流电网中，实现电压变换的重要组成设备，获得了越来越多直流电网领域学者们的关注。为实现中/高压至低压的变换，受开关管器件应力和成本的影响，该类应用的双向直流变换器多采用多个模组输入串联输出并联的结构，即ISOP，模组则一般采用基于双有源桥电路和基于LC谐振技术电路的隔离型直直变换器。其中，双有源桥电路，也被称为DAB电路，该电路以其自身功率能够主动自由的调节，易于实现软开通，成为双向直流变换器的最常见的一种模组，但DAB电路存在功率回流以及对两端电压匹配要求高等劣势。相比DAB电路，基于LC谐振技术的电路能够实现所有开关管的软开通和软关断，所以其工作效率将高于DAB电路结构。然而，基于LC谐振技术的电路受到其开关频率和谐振频率关系的限制，一般不宜实现较好的电压或电流闭环控制，即属于自身功率不宜主动调节的电路。
为解决LC谐振型技术电路的可控制问题，以及DAB电路对电压匹配要求高的问题，有学者提出给上述隔离型直直电路级联一级或多级自身功率可主动调节的非隔离直直电路，这样，双向直流变换器的一个模组至少包含了两个或以上个数的直直电路。通过对所级联电路功率的调节，一方面针对LC谐振型技术的电路，能够解决其可控制问题，另一方面能够令DAB电路易于实现两侧电压的匹配，实现更高效的控制。但上述方案由于给所有模组都增加至少一级直直电路，在不改变开关管电压应力的情况下，增加了整体双向直流变换器的体积和成本，同时，两级或多级变换电路也增加了整体电路的损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有两种类型模组的双向直流变换器，不仅能够解决通过LC谐振型技术电路构成的双向直流变换器的控制问题，能够解决基于DAB电路模组的电压匹配问题，还能够减少基于全两级或多级变换电路模组构成的双向直流变换器的成本和效率。同时，本专利还针对新型双向直流变换器组成方案，提出了相应的控制方法。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含两种类型模组的双向直流变换器，其特征在于：
所述双向直流变换器由两种类型的模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，每种模组至少采用1个；将所有两种模组的一个端口串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口通过并联形成第二端口，该端口连接负载或者连接直流母线；所述两种模组均至少包含一个隔离型的直直电路；其中，所述类型Ⅰ模组的结构形式至少包含一个自身功率可主动调节的直直电路；所述类型Ⅱ模组的结构形式与类型Ⅰ模组不同。
所述双向直流变换器的类型Ⅰ模组有二种结构形式，分别为：
a1.类型Ⅰ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组a型；
b1.类型Ⅰ模组至少包含二个或以上个数自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组b型；
所述双向直流变换器的类型Ⅱ模组有二种结构形式，分别为：
a2.类型Ⅱ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组a型；类型Ⅱ模组a型与类型Ⅰ模组a型结构形式相同；
b2.类型Ⅱ模组的所有电路均为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组b型；
上述所有结构形式中，采用二个或以上个数的直直电路时，采用前后级联连接形式构成，前后级联次序不限；所述类型Ⅱ模组与类型Ⅰ模组混合使用组成双向直流变换器时，采用不同结构形式的电路。
双向直流变换器的第一种组合方式为：采用类型Ⅰ模组a型与类型Ⅱ模组b型；定义该组合方式为组合方式A。
双向直流变换器的第二种组合方式为：采用类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组b型；定义该组合方式为组合方式B。
双向直流变换器的第三种组合方式为：采用类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组a型；定义该组合方式为组合方式C。
一种含两种类型模组的双向直流变换器的控制方法，其特征在于：
组合方式A情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当检测值偏离给定值时，则调整所有类型Ⅰ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
组合方式B情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
组合方式C情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，同时，改变所有类型Ⅱ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
有益效果：
(1)相比现有应用中全部采用LC谐振型电路模组构成的双向直流变换器，根据本专利提出的方案，将一部分LC谐振型电路模组改造为两级结构的模组，或更换为DAB电路模组，能够解决原有双向直流变换器无法进行电压或电流调节的缺点，能够令原有双向直流变换器具备多套并联运行的可行性，能够应用于更大容量的系统。
(2)相比全部采用DAB电路模组构成的双向直流变换器，根据本专利提出的方案，将一部分DAB电路模组更换为LC谐振型电路，能够提升这些模组的运行效率，提升整体双向变换器的运行效率。或者将一部分DAB电路模组更换为半桥级联DAB电路结构，能够实现所有DAB电路非并联侧端口电压的控制，实现电路两侧电压匹配功能，优化电路工作状态。
(3)相比现有应用中全部采用两级或多级结构模组，如半桥与LC谐振型电路或半桥与DAB电路等构成的双向直流变换器，根据本专利提出的方案，将一部分两级结构改造为单级结构，减少了开关管的使用个数，能够在一定程度上降低所应用双向直流变换器的成本，提高其运行效率。
附图说明
图1为：本发明提出的一种含两种类型模组的双向直流变换器框图；
图2为：基于DAB电路的隔离型直直电路组成示意图；
图3为：基于LC谐振型电路的隔离型直直电路组成示意图；
图4为：采用级联连接方式的模组结构图
图5为：半桥电路级联LC谐振电路的类型Ⅰ模组a型
图6为：半桥电路级联DAB电路的类型Ⅰ模组b型
图7为：组合方式A情况下，n个类型Ⅰ模组和m个类型Ⅱ模组构成的双向直流变换器控制框图；
图8为：组合方式B情况下，n个类型Ⅰ模组和m个类型Ⅱ模组构成的双向直流变换器控制框图；
图9为：组合方式C情况下，n个类型Ⅰ模组和m个类型Ⅱ模组构成的双向直流变换器控制框图。
具体实施方式
本发明提供一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合附图对本发明进行详细说明。
应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种含两种类型模组的双向直流变换器，
所述双向直流变换器由两种类型的模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，每种模组至少采用1个；将所有两种模组的一个端口串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口通过并联形成第二端口，该端口连接负载或者连接直流母线；所述两种模组均至少包含一个隔离型的直直电路；其中，所述类型Ⅰ模组的结构形式至少包含一个自身功率可主动调节的直直电路；所述类型Ⅱ模组的结构形式与类型Ⅰ模组不同。
如图1所示，为一种含两种类型模组的双向直流变换器的结构示意图，组件101是类型Ⅰ模组，组件102是类型Ⅱ模组。所有两种类型模组的一个端口串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口通过并联形成第二端口，该端口可以连接负载，也可以连接直流母线。所述两种类型的模组均为至少包含一个隔离型DC-DC电路的变换器；如图2和图3所示，分别展示了目前主流使用的两种隔离型的直直电路：DAB电路和基于LC谐振技术的电路。
图2为双有源桥电路，也被称为DAB电路。其中，组件201和组件202是分别由四个含有反并联二极管全控器件构成的二个全桥电路，组件203是高频变压器，组件204是高频电感，组件205和206是电容。双有源桥电路依靠组件203实现隔离功能，其所有开关管开断方式如下：给组件201和组件202所有开关管相同占空比的驱动脉冲，占空比恒定为0.5，并且每个桥臂上管和下管互补导通，不考虑死区；每个全桥电路的两个桥臂之间，要求其中一个上管开通时刻滞后另一个上管的开通时刻半个开关周期即T/2，其中T为一个开关周期的时间，为固定值，且固定在半个开关周期即T/2；以连接高频变压器同名端为参考，组件201和组件202对应开关管开通时刻相差DT/2，D表示开通时刻差占空比，可以自动调节，满足D∈[-0.5,0.5]，即双有源桥电路可以主动调节自身功率。
图3所示为基于LC谐振技术的电路。其中，组件301和组件302是分别由四个含有反并联二极管全控器件构成的二个全桥电路，组件303是高频变压器，组件304是LC谐振支路，组件305和306是电容。该依靠组件303实现隔离功能，其所有开关管开断方式如下：给组件301和组件302所有开关管相同占空比的驱动脉冲，占空比恒定为0.5，并且每个桥臂上管和下管互补导通，不考虑死区；每个全桥电路的两个桥臂之间，要求其中一个上管开通时刻滞后另一个上管的开通时刻半个开关周期即T/2，其中T为一个开关周期的时间，为固定值，且固定在半个开关周期即T/2；以连接高频变压器同名端为参考，组件301和组件302对应开关管开通时刻完全相同。即LC谐振型电路没有可以主动调节的控制量，其功率不可主动调节。根据现有研究，基于LC谐振技术的电路正常工作时，其两侧端口电压比与高频变压器变比相同。
通过级联连接方式，上述隔离型的直直电路可以与非隔离型的直直电路混合使用，得到本专利所述的类型Ⅰ模组和类型Ⅱ模组。级联连接方式的实施方法，如图4所示，即将多个直直电路的两端口通过前后级串联，可以获得一个只有两个端口的电路。图中，401组件表示最接近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路，402组件是其它自身功率可主动调节的直直电路。
所述双向直流变换器的类型Ⅰ模组有二种结构形式，分别为：
a1.类型Ⅰ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组a型；如图5所示为半桥电路级联LC谐振电路的类型Ⅰ模组a型。
b1.类型Ⅰ模组至少包含二个或以上个数自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组b型；如图6所示为半桥电路级联DAB电路的类型Ⅰ模组b型。
所述双向直流变换器的类型Ⅱ模组有二种结构形式，分别为：
a2.类型Ⅱ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组a型；类型Ⅱ模组a型与类型Ⅰ模组a型结构形式相同；
b2.类型Ⅱ模组的所有电路均为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组b型；
类型Ⅱ模组与类型Ⅰ模组混合使用组成双向直流变换器时，不采用相同结构形式的电路。因此，双向直流变换器有三种组合方式：
定义组合方式A：为由类型Ⅰ模组a型与类型Ⅱ模组b型组成；
定义组合方式B：为由类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组b型组成；
定义组合方式C：为由类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组a型组成；
本发明同时提供了一种含两种类型模组的双向直流变换器的控制方法，
组合方式A情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当检测值偏离给定值时，则调整所有类型Ⅰ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
如图7所示为组合方式A情况下，双向直流变换器的控制框图，图中以控制并联侧端口电压为例。根据该框图可知，双向直流变换器通过实时检测其并联侧端口电压，与电压给定值比较，后经PI调节器等环节，产生调节量，再经过驱动生成电路获得所有类型Ⅰ模组中自身功率可主动调节的直直电路的驱动脉冲，以此将检测值调节至给定值。
组合方式B情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
如图8所示为组合方式B情况下，双向直流变换器的控制框图，图中以控制并联侧端口电压为例。根据该框图可知，双向直流变换器通过实时检测其并联侧端口电压，与电压给定值比较；而后经PI调节器等环节，产生调节量，再经过驱动生成电路获得所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的驱动脉冲，以此将检测值调节至给定值。而后，在类型Ⅰ模组中，对其余自身功率可主动调节的直直电路，采样该电路接近并联侧端口一侧的端口电压，与给定值比较，并经PI调节器等环节，得到这些直直电路的驱动脉冲，以此将端口电压控制在给定值。
组合方式C情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，同时，改变所有类型Ⅱ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
如图9所示为组合方式C情况下，双向直流变换器的控制框图，图中以控制并联侧端口电压为例。根据该框图可知，双向直流变换器通过实时检测其并联侧端口电压，与电压给定值比较；而后经PI调节器等环节，产生调节量，再经过驱动生成电路获得所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的驱动脉冲，以及所有类型Ⅱ模组中自身功率可主动调节的直直电路的驱动脉冲，以此将检测值调节至给定值。而后，在类型Ⅰ模组中，对其余自身功率可主动调节的直直电路，采样该电路接近并联侧端口一侧的端口电压，与给定值比较，并经PI调节器等环节，得到这些直直电路的驱动脉冲，以此将端口电压控制在给定值。
为定量说明本专利的调节原理，以图7所示电路为例，下面介绍具体定量调节的推导过程。如图7所示，双向直流变换器本体包含n个类型Ⅰ模组a型和m个类型Ⅱ模组b型。
按照图7结构，假设串联侧端口电压为U1，并联侧端口目标控制电压为Uop。假设其中类型Ⅱ模组的两侧电压变比为N1：1。假设此时所有类型Ⅰ模组因电路调节，其传递的功率均为0，因此，其串联侧端口电压也为0。此时，所有类型Ⅱ模组的串联端口电压为：
Figure BDA0001625080970000081
根据类型Ⅱ模组的两侧电压变比，所以此时并联侧端口电压为：
Figure BDA0001625080970000082
通过选取合适的n，m和N1，可以令
Figure BDA0001625080970000083
经图7所示闭环调节后，可以调节所有类型Ⅰ模组的功率Pt大于0，假设此时所有类型Ⅱ模组的工作功率为PLC，则调节Pt满足：
Figure BDA0001625080970000084
可以计算得到所有类型Ⅱ模组的并联侧端口电压为：
Figure BDA0001625080970000085
以上内容，可以定量说明本专利控制方法实现情况。
同理可以推导其他组合方式的调节原理。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种含两种类型模组的双向直流变换器，其特征在于：
所述双向直流变换器由两种类型的模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，每种模组至少采用1个；将所有两种模组的一个端口串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口通过并联形成第二端口，该端口连接负载或者连接直流母线；所述两种模组均至少包含一个隔离型的直直电路；其中，所述类型Ⅰ模组的结构形式至少包含一个自身功率可主动调节的直直电路；所述类型Ⅱ模组的结构形式与类型Ⅰ模组不同；
所述双向直流变换器的类型Ⅰ模组的结构形式为：
b1.类型Ⅰ模组至少包含二个或以上个数自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组b型；
所述双向直流变换器的类型Ⅱ模组有二种结构形式，分别为：
a2.类型Ⅱ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组a型；
b2.类型Ⅱ模组的所有电路均为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组b型；
上述所有结构形式中，采用二个或以上个数的直直电路时，采用前后级联连接形式构成，前后级联次序不限；
组合方式包括如下两种：
采用类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组b型；定义该组合方式为组合方式B；
采用类型Ⅰ模组b型与类型Ⅱ模组a型；定义该组合方式为组合方式C。
2.如权利要求1所述的一种含两种类型模组的双向直流变换器的控制方法，其特征在于：
组合方式B情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
3.如权利要求1所述的一种含两种类型模组的双向直流变换器的控制方法，其特征在于：
组合方式C情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当该检测值与给定值不一致时，改变所有类型Ⅰ模组中最靠近并联侧端口的自身功率可主动调节的直直电路的功率，同时，改变所有类型Ⅱ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值；
步骤3：实时检测类型Ⅰ模组中其余自身功率可主动调节的直直电路靠近并联侧端口一侧的端口电压，与电压给定值比较；
步骤4：当该检测值与给定值不一致时，改变上述自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
4.一种含两种类型模组的双向直流变换器，其特征在于：
所述双向直流变换器由两种类型的模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，每种模组至少采用1个；将所有两种模组的一个端口串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口通过并联形成第二端口，该端口连接负载或者连接直流母线；所述两种模组均至少包含一个隔离型的直直电路；
其中，所述类型Ⅰ模组仅包含一个自身功率可主动调节的直直电路，其余电路为功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅰ模组为类型Ⅰ模组a型；
所述类型Ⅱ模组的所有电路均为自身功率不可主动调节的直直电路；所有直直电路中至少包含一个隔离型的直直电路；定义该类型Ⅱ模组为类型Ⅱ模组b型；
上述所有结构形式中，采用二个或以上个数的直直电路时，采用前后级联连接形式构成，前后级联次序不限；
采用类型Ⅰ模组a型与类型Ⅱ模组b型；定义双向直流变换器的这种组合方式为组合方式A；
组合方式A情况下，采用如下控制方法：
步骤1：实时检测双向直流变换器的串联侧端口电流或并联侧端口电压，与电流给定或电压给定值比较；
步骤2：当检测值偏离给定值时，则调整所有类型Ⅰ模组中自身功率可主动调节的直直电路的功率，使检测值调节至给定值。
CN201810320246.5A 2018-04-11 2018-04-11 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法 Active CN110365213B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810320246.5A CN110365213B (zh) 2018-04-11 2018-04-11 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法
PCT/CN2019/078844 WO2019196609A1 (zh) 2018-04-11 2019-03-20 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810320246.5A CN110365213B (zh) 2018-04-11 2018-04-11 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110365213A CN110365213A (zh) 2019-10-22
CN110365213B true CN110365213B (zh) 2021-06-18

Family

ID=68163927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810320246.5A Active CN110365213B (zh) 2018-04-11 2018-04-11 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110365213B (zh)
WO (1) WO2019196609A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111711347B (zh) * 2020-05-22 2021-11-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 混合隔离型电力电子变压器
CN112260543B (zh) * 2020-09-19 2022-06-24 许继电源有限公司 一种高增益高频隔离双向级联dc/dc变换器及其控制方法
WO2023076560A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Current sharing of bidirectional converters connected in parallel

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6760203B2 (en) * 2001-06-28 2004-07-06 Sanken Electric Co., Ltd. Switching power supply with overcurrent protection
CN101707443A (zh) * 2009-11-20 2010-05-12 中国电力科学研究院 一种新型电力电子变压器
CN105978370A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 全球能源互联网研究院 一种提高电力电子变压器功率密度的正弦功率传输方法
CN106208761A (zh) * 2016-08-12 2016-12-07 上海交通大学 隔离型三相ac‑dc变换器
US9520798B2 (en) * 2014-08-26 2016-12-13 General Electric Company Multi-level DC-DC converter with galvanic isolation and adaptive conversion ratio
CN107181413A (zh) * 2017-07-15 2017-09-19 华北电力大学（保定） 混合型直流电力电子变压器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6693371B2 (en) * 2001-02-06 2004-02-17 American Power Corporation Integrated uninterruptible power supply enclosure
US8259477B2 (en) * 2007-05-30 2012-09-04 The Regents Of The University Of California Multiphase resonant converter for DC-DC applications
CN106230268A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 中天昱品科技有限公司 一种交错并联llc谐振dc/dc功率变换器
CN208094442U (zh) * 2018-04-11 2018-11-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器
CN208063055U (zh) * 2018-04-11 2018-11-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合谐振型电路和非隔离直直电路的双向直流变换器
CN208063056U (zh) * 2018-04-11 2018-11-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合谐振型电路和双有源桥电路的双向直流变换器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6760203B2 (en) * 2001-06-28 2004-07-06 Sanken Electric Co., Ltd. Switching power supply with overcurrent protection
CN101707443A (zh) * 2009-11-20 2010-05-12 中国电力科学研究院 一种新型电力电子变压器
US9520798B2 (en) * 2014-08-26 2016-12-13 General Electric Company Multi-level DC-DC converter with galvanic isolation and adaptive conversion ratio
CN105978370A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 全球能源互联网研究院 一种提高电力电子变压器功率密度的正弦功率传输方法
CN106208761A (zh) * 2016-08-12 2016-12-07 上海交通大学 隔离型三相ac‑dc变换器
CN107181413A (zh) * 2017-07-15 2017-09-19 华北电力大学（保定） 混合型直流电力电子变压器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110365213A (zh) 2019-10-22
WO2019196609A1 (zh) 2019-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10958180B2 (en) DC-DC converter for wide input voltage
CN109687717B (zh) 一种功率可调lc输入串联输出并联直流变压器及控制方法
CN106992676B (zh) 一种自动均流的高自由度dc/dc变换器
CN110365213B (zh) 一种含两种类型模组的双向直流变换器及其控制方法
CN113258774B (zh) 一种零电压关断零电流开通高增益Boost变换器
CN102332813A (zh) 功率因数校正效能改进电路、使用该电路的变换器以及制造变换器的方法
CN110719035B (zh) 单级dab-llc混合型双向dc-dc变换器的拓扑结构
CN105186866A (zh) 一种非隔离型软开关高增益dc/dc变换器
CN103501109B (zh) 具有能量有源回馈吸收回路的变换器桥臂电路及变换器
CN111342665A (zh) 一种隔离型双向dc-dc变换器及其控制方法
CN108988646B (zh) 零电压开关下电压传输比大于1的dab优化控制方法
CN109450260A (zh) 一种电容串接式交错并联反激电路
CN112564080A (zh) 带有低损耗lc-pbu的新型iios变换器
CN111064371A (zh) 混合五电平双向dc/dc变流器及其电压匹配调制方法
CN110661424B (zh) 一种高变压器利用率高增益反激式dc/dc变换器
CN111884534A (zh) 一种基于开关电容和飞跨电容的多电平升压逆变电路
CN112366944B (zh) 一种采用脉宽调制控制的软开关谐振boost变换器
CN106712504B (zh) 一种含有软开关的非隔离型高增益dc/dc变换器
CN115051572A (zh) 带有串联谐振型lc功率自均衡单元的iios变换器及方法
CN211377903U (zh) 混合五电平双向dc/dc变流器
CN113890375A (zh) 一种双极性输出的双向llc谐振变换器拓扑
CN111884533B (zh) 一种基于双开关电容的多电平升压逆变电路
CN215186502U (zh) 一种双并联Buck-Boost逆变器
CN108551262A (zh) 一种高增益模块化大容量隔离型dc/dc变换器
CN115549485B (zh) 一种模块化直流变压器拓扑及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant