CN112467986A - 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器 - Google Patents

一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN112467986A
CN112467986A CN202011058445.7A CN202011058445A CN112467986A CN 112467986 A CN112467986 A CN 112467986A CN 202011058445 A CN202011058445 A CN 202011058445A CN 112467986 A CN112467986 A CN 112467986A
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
voltage
frequency
llc resonant
low
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.)
Pending
Application number
CN202011058445.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李洋
何国庆
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.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Jiangsu Electric Power 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 State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202011058445.7A priority Critical patent/CN112467986A/zh
Publication of CN112467986A publication Critical patent/CN112467986A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/33569Conversion 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 several active switching elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器,单向LLC谐振变换器,其特征在于,包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器;低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端,高压侧换流器的输出端连接直流电网。本发明能够大大减小高频变压器变比,降低了单向LLC谐振变换器的设计难度,且保证了IPOS直流变换器输出侧电压和输入侧电压的稳定,保证IPOS直流变换器安全稳定运行,可靠性高,减少了能量损耗。

Description

一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域,具体涉及一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器。
背景技术
光伏发电由于其绿色环保以及储量丰富的特点已经在电力电子行业得到了大力发展,一般光伏发电系统为两级式结构,其包括前级变换器和后级变换器。前级变换器为DC/DC变换器,其负责完成最大功率点跟踪(MPPT)并将电压汇入低压直流母线,后级变换器包括后级DC/DC变换器或后级DC/AC变换器,后级变换器将低压直流母线的电能继续升压并传输至高压直流电网或者交流电网,其中如何将来自于前级变换器的电能有效的传输到后级变换器并提高能量的传输效率成为光伏发电技术中的重要研究领域。
其中应用于后级DC/DC变换器升压部分的IPOS型直流变压器是将多个DC/DC变换器以输入侧并联输出侧串联的方式进行组合,该组合方式适用于高压大功率场合,特别是光伏升压系统中对输出侧电压与输入侧电压比值要求较高的场合,前级变换器MPPT部分输出的低压经过后级直流升压变压器输出高电压进行传输。
目前一般采用输出均压控制方式对IPOS直流变换器进行控制,具体是直接对各子模块的输出电压与总输出电压进行控制,保证其中的一个子模块输出电压为总输出电压的1/2,即达到了均压效果,使两个子模块的输出电压达到相等。由输出电压闭环与输出均压闭环组成,输出电压闭环保证输出电压的稳定,而输出均压闭环保证一个模块的电压为总输出电压的1/2,两者之差和两者之和都作为子模块的控制信号生成相应的脉冲信号。各变换器的驱动信号需要与总输出电压叠加,控制方式较为复杂,且主要是针对输出侧接负载的情况,只是保证了IPOS直流变换器输出侧电压的稳定,不能保证IPOS直流变换器输入侧的电压稳定,导致IPOS直流变换器不能安全稳定运行,可靠性差。其目前用于IPOS直流变换器的子模块中由于变压器变比大,所以其设计难度大。
发明内容
为了克服上述现有技术中子模块设计难度大的不足,本发明提供一种单向LLC谐振变换器,包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器;
所述低压侧换流器的输入端连接前级变换器连的输出端,所述高压侧换流器的输出端连接直流电网。
所述低压侧换流器为H桥结构,其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci;
所述低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端;
所述第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。
所述高压侧换流器为H桥结构,其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2;
所述高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端,且两者均与第四半桥的中点连接。
所述位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管;
所述位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管。
所述第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6;
所述第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
所述谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm;
所述高频变压器包括原边绕组和副边绕组;
所述激磁电感Lm与原边绕组并联,所述原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接,其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接;所述副边绕组一端与第三半桥的中点连接,其另一端与第四半桥的中点连接。
另一方面,本发明还提供一种单向LLC谐振变换器的变频控制方法,包括:
基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值;
基于所述频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作;
基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作。
基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值,包括:
将获取的低压侧换流器的输入电压与预设的输入电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第一频率扰动值;
将获取的高压侧换流器的输出电压与预设的输出电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第二频率扰动值;
其中,频率扰动值包括第一频率扰动值和第二频率扰动值。
基于所述频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作,包括:
将所述第一频率扰动值、第二频率扰动值和基准频率叠加,得到单向LLC谐振变换器的当前工作频率;
将单向LLC谐振变换器的当前工作频率经过脉冲频率调制得到驱动信号,并通过驱动信号驱动低压侧换流器中IGBT动作。
所述基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作,包括:
基于低压侧换流器中IGBT的谐振频率控制谐振模块和高频变压器工作。
再一方面,本发明还提供一种IPOS直流变换器,包括多个单向LLC谐振变换器,所述多个单向LLC谐振变换器的输入端并联,构成IPOS直流变换器的输入端,所述多个单向LLC谐振变换器的输出端并联,构成IPOS直流变换器的输出端。
所述IPOS直流变换器的输入端通过前级变换器连接光伏阵列,所述IPOS直流变换器的输出端连接直流电网。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果:
本发明提供的单向LLC谐振变换器包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器;低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端,高压侧换流器的输出端连接直流电网,能够大大减小高频变压器变比,降低了单向LLC谐振变换器的设计难度;
本发明中高压侧变换器的第四半桥采用了高压母线电容C1和高压母线电容C2,使高频变压器副边绕组整流侧变为二倍压整流,减小了隔离变压器的变比,从而简化了单向LLC谐振变换器实际生产难度,且降低了成本,更适用于高压高变比的场合;
本发明提供的单向LLC谐振变换器的变频控制方法中,基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值;基于所述频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作;基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作,不仅考虑了低压侧换流器的输入电压的变压情况,同时考虑了高压侧换流器的输出电压的变化情况,保证了IPOS直流变换器输出侧电压和输入侧电压的稳定,保证IPOS直流变换器的安全稳定运行,可靠性高;
本发明提供的变频控制方法在保证IPOS直流变换器输入侧电压稳定的同时保证IPOS直流变换器输出侧的不同单向LLC谐振变换器间输出电压均衡,从而保证了整个IPOS直流变换器的正常运行,IPOS直流变换器功率传输稳定,减少了能量损耗。
附图说明
图1是本发明实施例中单向LLC谐振变换器结构图;
图2是本发明实施例中单向LLC谐振变换器的变频控制方法流程图;
图3是本发明实施例中IPOS直流变换器结构图;
图4是本发明实施例中光伏并网系统结构示意图;
图5是本发明实施例中多个单向LLC谐振变换器控制示意图;
图6是本发明实施例中两个单向LLC谐振变换器构成的IPOS直流变换器结构图;
图7是本发明实施例中IPOS直流变换器输入电压示意图;
图8是本发明实施例中IPOS直流变换器输入电流示意图;
图9是本发明实施例中IPOS直流变换器输入功率示意图;
图10是本发明实施例中谐振电感Lr1不变且谐振电感Lr2变化时的输出电压示意图;
图11是本发明实施例中两个单向LLC谐振变换器工作频率示意图;
图12是本发明实施例中谐振电容Cr1不变且谐振电容Cr2变化时的输出电压示意图;
图13是本发明实施例中温度不变光照变化时IPOS直流变换器输入电压示意图;
图14是本发明实施例中温度不变光照变化时IPOS直流变换器输入电流示意图;
图15是本发明实施例中温度不变光照变化时IPOS直流变换器输入功率示意图;
图16是本发明实施例中IPOS直流变换器输出电流示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种单向LLC谐振变换器,如图1所示,图1中,TR为高频变压器,Lr为谐振电感,Cr为谐振电容,Lm为激磁电感,Vin为低压侧换流器的输入电压,即单向LLC谐振变换器的输入电压,VO为高压侧换流器的输出电压,即单向LLC谐振变换器的输出电压,Q1-Q4为低压侧换流器桥臂上的IGBT,D1-D4为低压侧换流器桥臂上与IGBT反并联的二极管。
本发明实施例1提供的单向LLC谐振变换器包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器;
低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端,高压侧换流器的输出端连接直流电网。前级变换器的输入端连接提供直流电压的系统,本发明实施例1中与前级变换器的输入端连接的为光伏阵列,光伏阵列输出直流电压给前级变换器,构成了光伏并网系统如图4所示。
低压侧换流器为H桥结构,其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci;
低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端;
第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块;
位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管;
位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管。
高压侧换流器为H桥结构,其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2;
高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端,且两者均与第四半桥的中点连接;
第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6;
第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
高压侧换流器采用二倍压整流电路,倍压整流是利用二极管的整流和导引作用,将电压分别贮存到各自的电容上,然后把它们按正负极性相加的原理串联起来,输出高于输入电压的电压。当由高频变压器原边绕组传输到副边绕组的电压方波为上正下负时,二极管D5导通,二极管D6关断,电流流过二极管D5、高压母线电容C1、高压母线均压电阻R1最后返回变压器形成闭合回路,此过程中,电流对高压母线电容C1充电将能量储存到电容中,完成充能后电容电压为上正下负;同理电压方波为上负下正时,二极管D6导通,二极管D5关断,电流流过高压母线电容C2、高压母线均压电阻R2、二极管D6最后返回变压器形成闭合回路,此过程中,电流对高压母线电容C2充电将能量储存到电容中,完成充能后电容电压为上正下负,所以总输出电压即为两倍的电容电压,也就是两倍的变压器副边电压,完成了二次升压,其中高压母线均压电阻R1、高压母线均压电阻R2为高压母线电容均压电阻,作用是为了完成两个电容的均压以确保电容的电压相等,另外也为系统停电检修、维护时电容的放电考虑。
谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm;
高频变压器包括原边绕组和副边绕组;
激磁电感Lm与原边绕组并联,原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接,其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接;副边绕组一端与第三半桥的中点连接,其另一端与第四半桥的中点连接。
实施例2
本发明实施例2提供一种单向LLC谐振变换器的变频控制方法,其中的单向LLC谐振变换器为本发明实施例1中的单向LLC谐振变换器,本发明实施例2的具体流程图如图2所示,其具体包括:
S201:基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值;
S202:基于频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作;
S203:基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作。
基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值,包括:
将获取的低压侧换流器的输入电压与预设的输入电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第一频率扰动值;
将获取的高压侧换流器的输出电压与预设的输出电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第二频率扰动值;
其中,频率扰动值包括第一频率扰动值和第二频率扰动值。
基于频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作,包括:
将第一频率扰动值、第二频率扰动值和基准频率(由于单向LLC谐振变换器的开环定频工作时频率为主谐振频率10KHZ,因此本发明实施例2中基准频率为10KHZ)叠加,得到单向LLC谐振变换器的当前工作频率;将单向LLC谐振变换器的当前工作频率经过脉冲频率调制(即PFM)得到驱动信号;这相当于增加一个前馈环节,提高系统的稳定性,此控制环节保证输入侧电压达到低压直流母线电压;
将单向LLC谐振变换器的当前工作频率经过脉冲频率调制得到驱动信号,并通过驱动信号驱动低压侧换流器中IGBT动作。
基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作,具体是基于低压侧换流器中IGBT的谐振频率控制谐振模块和高频变压器工作。
本发明实施例2采用输入侧稳压控制和输出侧均压控制,不仅能够提高单向LLC谐振变换器的稳定性,且保证输入侧电压达到低压直流母线电压。
为了防止当子模块电路参数发生变化而影响LLC谐振变换器间输出电压的均衡分配时采用输出电压闭环控制。输出侧均压控制在LLC谐振变换器正常工作时不起作用,但当LLC谐振变换器间发生电压不均衡即可起到电压均衡作用。
实施例3
本发明实施例3提供一种IPOS(Input-Parallel output-series)直流变换器,即输入并联输出串联结构的直流变换器,具体结构如图3所示,图3中,Vin为低压侧换流器的输入电压,即单向LLC谐振变换器的输入电压,VO为高压侧换流器的输出电压,即单向LLC谐振变换器的输出电压,Iin为IPOS直流变换器的输入电流,Io为IPOS直流变换器的输出电流,Iin1-Iinn为各个单向LLC谐振变换器的输入电流,Vo1 Von为各个单向LLC谐振变换器的输出电压,Io1-Ion为各个单向LLC谐振变换器的输出电流。
本发明实施例3提供的IPOS直流变换器包括多个本发明实施例1提供的单向LLC谐振变换器,多个单向LLC谐振变换器的输入端并联,构成IPOS直流变换器的输入端,多个单向LLC谐振变换器的输出端并联,构成IPOS直流变换器的输出端。本发明实施例3中包括n个单向LLC谐振变换器。
IPOS直流变换器的输入端通过前级变换器连接光伏阵列,IPOS直流变换器的输出端连接直流电网,IPOS直流变换器、前级变换器、光伏阵列和直流电网构成了如图4所示的光伏并网系统。
包括多个单向LLC谐振变换器的IPOS直流变换器具体控制示意图如图5所示,图5中,Vin1-Vinn为多个单向LLC谐振变换器各自的输入电压,即多个单向LLC谐振变换器中各个低压侧换流器的输入电压,Vout1-Voutn为多个单向LLC谐振变换器各自的输出电压,即多个单向LLC谐振变换器中各个高压侧换流器的输出电压,Vin1_ref-Vinn_ref分别为Vin1-Vinn对应的预设输入电压参考值,Vout1_ref-Voutn_ref分别为Vout1-Voutn对应的预设输出电压参考值,本发明实施例3中,低压侧换流器的输入电压与预设的输入电压参考值的差值通过PI环节(即图5中的PI1)处理得到第一频率扰动值,高压侧换流器的输出电压与预设的输出电压参考值的差值通过PI环节(即图5中的PI2)处理得到第二频率扰动值,Kvi为单向LLC谐振变换器的输入电压的比例系数,Kvo为单向LLC谐振变换器的输出电压的比例系数,图5中的PFM为脉冲频率调制。
每个单向LLC谐振变换器都采用相同的控制方式,具体的控制过程参见本发明实施例2,此处不再详细介绍。
为了验证IPOS直流变换器并网控制的正确性,在Matlab/Simulink中搭建包括两个单向LLC谐振变换器的IPOS直流变换器,如图6所示,前级为5个光伏MPPT模块,共输出约125KW的功率,MPPT算法选择扰动观察法,低压直流母线为820V,高压直流电网为17500V,分别验证控制方法的稳压效果以及均压效果。
1.在标准环境条件下(光照为1000W/m2、温度为25℃),得到IPOS直流变换器的输入电压、输入电流和输入功率波形图,如图7-图9所示。从图7-图9中可以看出IPOS直流变换器的输入电压(即前级MPPT的总输出电压)稳定后达到低压直流母线要求的820V,整个前级部分约输出125KW的功率,证明了控制器完成了在正常光照条件下稳定IPOS直流变换器输入电压的作用。
2.在标准环境条件下,单向LLC谐振变换器1的谐振电感Lr1取正常工作时的谐振电感标准值,单向LLC谐振变换器2的谐振电感Lr2取1.1倍的谐振电感标准值,其他参数相同,分析两个单向LLC谐振变换器间均压情况,得到如图10所示的输出电压示意图,图11为两个单向LLC谐振变换器的工作频率,其中,粗线为单向LLC谐振变换器1的工作频率变化情况,细线为单向LLC谐振变换器2的工作频率变化情况,从图10和图11中可以看出两个单向LLC谐振变换器工作在不同频率下使得输出电压达到相等,证明输出均压控制器产生了效果。
3.在标准环境条件下,单向LLC谐振变换器1谐振电容Cr1取正常工作时的谐振电容标准值,单向LLC谐振变换器2的谐振电容Cr2取1.1倍的谐振电容标准值,其他参数相同的情况,得到如图12所示的输出电压示意图,两个单向LLC谐振变换器因为谐振电容不同而导致的模块间不均压在输出侧均压控制器的调节下完成了均压。
4.当温度不变光照发生变化时,分析整个IPOS直流变换器的响应情况:设置初始光强为1000W/m2,0.5S光强变为500W/m2,1S光强变为800W/m2
从图13-图16可以看出,前级MPPT的输出电压会由于光照的突变而发生变化,其原因一是光伏MPPT部分在光照变化时需要重新寻找最大功率点,二是后级IPOS直流变换器的电路增益随开关频率变化,进而在输出侧电压被钳位的情况下导致输入侧电压变化,但其变化幅度都在15V的范围之内,且输出电压会随着输入侧稳压控制器的控制不断靠近正常值820V,使其保持稳定。另外可知光伏直流升压并网系统的功率传输是基本上由电流决定的,电路中各部分的电压则会由于高压直流母线和电路增益随工作频率变化的关系被钳位在参考值附近,图13-图16也反应了该变化情况。
为了描述的方便,以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种单向LLC谐振变换器,其特征在于,包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器;
所述低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端,所述高压侧换流器的输出端连接直流电网。
2.根据权利要求1所述的单向LLC谐振变换器,其特征在于,所述低压侧换流器为H桥结构,其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci;
所述低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端;
所述第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。
3.根据权利要求2所述的单向LLC谐振变换器,其特征在于,所述高压侧换流器为H桥结构,其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2;
所述高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端,且两者均与第四半桥的中点连接。
4.根据权利要求3所述的单向LLC谐振变换器,其特征在于,所述位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管;
所述位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管;
所述第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6;
所述第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。
5.根据权利要求3所述的单向LLC谐振变换器,其特征在于,所述谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm;
所述高频变压器包括原边绕组和副边绕组;
所述激磁电感Lm与原边绕组并联,所述原边绕组的一端通过谐振电感Lr与第一半桥的中点连接,其另一端通过谐振电容Cr与第二半桥的中点连接;所述副边绕组一端与第三半桥的中点连接,其另一端与第四半桥的中点连接。
6.一种单向LLC谐振变换器的变频控制方法,其特征在于,包括:
基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值;
基于所述频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作;
基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作。
7.根据权利要求6所述的单向LLC谐振变换器的变频控制方法,其特征在于,所述基于前级变换器获取的低压侧换流器的输入电压和直流电网获取的高压侧换流器的输出电压确定频率扰动值,包括:
将获取的低压侧换流器的输入电压与预设的输入电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第一频率扰动值;
将获取的高压侧换流器的输出电压与预设的输出电压参考值做差,并将该差值通过PI环节、PID环节或自抗扰控制得到第二频率扰动值;
其中,频率扰动值包括第一频率扰动值和第二频率扰动值。
8.根据权利要求7所述的单向LLC谐振变换器的变频控制方法,其特征在于,所述基于所述频率扰动值、基准频率控制低压侧换流器工作,包括:
将所述第一频率扰动值、第二频率扰动值和基准频率叠加,得到单向LLC谐振变换器的当前工作频率;
将单向LLC谐振变换器的当前工作频率经过脉冲频率调制得到驱动信号,并通过驱动信号驱动低压侧换流器中IGBT动作。
9.根据权利要求6所述的单向LLC谐振变换器的变频控制方法,其特征在于,所述基于低压侧换流器控制谐振模块和高频变压器工作,包括:
基于低压侧换流器中IGBT的谐振频率控制谐振模块和高频变压器工作。
10.一种IPOS直流变换器,其特征在于,包括:多个如权利要求1-5任一所述的单向LLC谐振变换器,所述多个单向LLC谐振变换器的输入端并联,构成IPOS直流变换器的输入端,所述多个单向LLC谐振变换器的输出端并联,构成IPOS直流变换器的输出端。
11.根据权利要求9所述的IPOS直流变换器,其特征在于,所述IPOS直流变换器的输入端通过前级变换器连接光伏阵列,所述IPOS直流变换器的输出端连接直流电网。
CN202011058445.7A 2020-09-30 2020-09-30 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器 Pending CN112467986A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011058445.7A CN112467986A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011058445.7A CN112467986A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112467986A true CN112467986A (zh) 2021-03-09

Family

ID=74833735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011058445.7A Pending CN112467986A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112467986A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113054851A (zh) * 2021-04-20 2021-06-29 中国石油大学(北京) 分布式均压控制电路和控制方法
CN113162019A (zh) * 2021-04-15 2021-07-23 中国石油大学(北京) 光伏发电系统及其控制方法
CN113258752A (zh) * 2021-06-07 2021-08-13 深圳市永联科技股份有限公司 一种电路信号的动态控制方法、系统及电源模块
CN113612401A (zh) * 2021-07-26 2021-11-05 湖南大学 一种直流变换系统及其控制方法
CN116865575A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 天津市普迅电力信息技术有限公司 一种基于LLC谐振和双管buck-boost直流充电模块及设计与控制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113162019A (zh) * 2021-04-15 2021-07-23 中国石油大学(北京) 光伏发电系统及其控制方法
CN113054851A (zh) * 2021-04-20 2021-06-29 中国石油大学(北京) 分布式均压控制电路和控制方法
CN113258752A (zh) * 2021-06-07 2021-08-13 深圳市永联科技股份有限公司 一种电路信号的动态控制方法、系统及电源模块
WO2022257385A1 (zh) * 2021-06-07 2022-12-15 深圳市永联科技股份有限公司 一种电路信号的动态控制方法、系统及电源模块
CN113612401A (zh) * 2021-07-26 2021-11-05 湖南大学 一种直流变换系统及其控制方法
CN116865575A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 天津市普迅电力信息技术有限公司 一种基于LLC谐振和双管buck-boost直流充电模块及设计与控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112467986A (zh) 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器
Buticchi et al. A nine-level grid-connected converter topology for single-phase transformerless PV systems
US9634576B2 (en) System and method for unified common mode voltage injection
Ahmed et al. An efficient single-sourced asymmetrical cascaded multilevel inverter with reduced leakage current suitable for single-stage PV systems
CN101777775A (zh) 一种高频隔离单相光伏并网系统及其控制方法
CN105703652A (zh) 对高频隔离dc/ac逆变器电路的控制方法和电路
CN105337520A (zh) 光伏并网变换器、光伏供电系统和电器
Vadi et al. A review of control methods on suppression of 2ω ripple for single-phase quasi-Z-source inverter
CN112467987A (zh) 一种光伏直流升压变换系统及其控制方法
Palanisamy et al. Hysteresis SVM for coupled inductor z source diode clamped 3-level inverter based grid connected PV system
Rajeev et al. Closed loop control of novel transformer-less inverter topology for single phase grid connected photovoltaic system
Jain et al. a novel single/multiple output multilevel buck rectifier for EV-battery charging
Marinus et al. A bridgeless controlled rectifier for single split-phase systems
Wei et al. Second harmonic ripple voltage suppression for single-phase ISOP solid-state transformer by active power decoupling
Wang et al. Control of a six-switch inverter based single-phase grid-connected PV generation system with inverse Park transform PLL
Mu et al. A semi-two-stage DC-AC power conversion system with improved efficiency based on a dual-input inverter
Zhang et al. A long-lifespan single-phase single-stage multi-module inverter for PV application
KABALCI et al. Design and analysis of a single phase flyback micro inverter
Abraham Sine Wave Inverter with Three Stage Battery Charger for Solar Photovoltaic Application
Almamoori et al. Design of a closed-loop autotune PID controller for three-phase for power factor corrector with Vienna rectifier
Trabelsi et al. Finite control set model predictive control for grid-tied quasi-Z-source based multilevel inverter
Menon et al. Pv-grid integrated system with single stage switched boost inverter for irrigation application
Xing et al. A novel control method for neutral point clamped inverters with a single Z-source network
Elmorshedy et al. Improved responses of grid connected quadratic boost inverter based on super-twisting sliding mode control
Wang Research on Dual-terminal Flexible HVDC Transmission System Based on Renewable Energy Access

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