CN116247958A - 一种多端口磁网络能源路由器及控制方法、设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多端口磁网络能源路由器及控制方法，磁网络能源路由器包括含分布式磁芯柱的双磁板压接式N绕组变压器，N个全桥型变流器；控制方法包括：S1、计算不同变流器的等效连接电感；S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，计算所有变流器的稳态控制移相角；S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵；S4、通过功率闭环控制，计算第二至第N变流器的控制移相角微增量；S5、控制变流器输出移相角不同的50%占空比方波电压，实现磁网络能源路由器的给定功率控制。本发明不仅能有效集成多个全桥型变流器、提高系统的功率密度，且能在各变流器端口磁集成等效大漏感，实现各端口大功率给定能量路由。
Description
技术领域
本发明属于隔离型电力电子变流器领域，具体涉及一种多端口磁网络能源路由器及控制方法。
背景技术
磁网络能源路由器采用了多端电力电子变流器与高压大功率多绕组中频变压器的集成结构，因其具有端口电压等级变换灵活、电气隔离、功率与电能质量可控的优势，满足未来多种形式电源、储能、负荷设备的接入要求，并能显著提升多类型综合能源系统的性能、效率及可靠性，在交直流混合配电网/微电网、新能源直流并网、电动汽车充电站、数据中心电源等领域广受关注。
由于在不同的磁芯结构设计及磁集成方式下，高压大功率多绕组中频变压器中各端口间的耦合特性及等效漏感不同，因此如何设计高压大功率多绕组中频变压器的磁芯结构及磁集成方式是实现磁网络能源路由器高功率密度、大容量高效可靠运行的关键技术。针对磁芯结构设计，传统高压大功率多绕组中频变压器采用EE型磁芯或UU型磁芯，但EE型磁芯多绕组集成能力有限，且磁芯将绕组两面包围，受绝缘安全距离影响，其需较大的窗口面积，从而降低了多绕组变压器的功率密度；UU型磁芯多绕组集成能力亦有限，且易导致绕组间漏感难以准确估算。针对磁集成方式，传统高压大功率多绕组中频变压器采用调节主磁路气隙方法调节端口间的等效漏感，从而提高系统功率传输能力，但等效漏感调节范围有限且将显著增大变压器体积。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种多端口磁网络能源路由器结构及控制方法，其不仅能有效集成多个全桥型变流器、提高系统功率密度，且能在各变流器端口磁集成等效大漏感，从而实现各端口大功率能量路由，解决了传统磁网络能源路由器系统高功率密度及大功率能量路由特性无法兼得的问题。
本发明通过以下技术方案实现所要解决的技术问题：
本发明提出一种多端口磁网络能源路由器，包括：含分布式磁芯柱的双磁板压接式N绕组变压器，第一至第N全桥型变流器；所述双磁板压接式N绕组变压器包括第一至第N分布式磁芯柱、第一至第N功率绕组、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板，所述第一至第N功率绕组分别紧密绕制在第一至第N分布式磁芯柱上；所述第一至第N分布式磁芯柱的上端、第一漏磁芯柱的上端分别与第一磁板连接；所述第一至第N分布式磁芯柱的下端、第二漏磁芯柱的下端分别与第二磁板连接。
所述第一至第N分布式磁芯柱、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板取相同的软磁材料；第一至第N分布式磁芯柱的截面积及长度相同；所述第一至第二漏磁芯柱的截面积及长度相同，且第一、第二漏磁芯柱之间留有气隙。
磁网络能源路由器具有N个端口，所述全桥型变流器包括第一至第四逆导型IGBT、直流电容和直流源；其中，第一逆导型IGBT的集电极、第三逆导型IGBT的集电极分别连接直流电容及直流源的正极；第二逆导型IGBT的发射极及第四逆导型IGBT的发射极分别连接直流电容及直流源的负极；第一逆导型IGBT的发射极连接第二逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第N功率绕组的下端连接；第三逆导型IGBT的发射极连接第四逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第N功率绕组的上端连接。
针对上述结构，本发明提出一种适用于多端口磁网络能源路由器的控制方法，包括以下步骤：
S1、分别计算第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij ，i ≠ j；
S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，分别计算第一至第N全桥型变流器的稳态控制移相角φ 1s、…、φ Ns；
S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H；
S4、通过功率闭环控制，分别计算第二至第N全桥型变流器的控制移相角微增量∆ φ 2、…、∆φ N ；
S5、分别计算控制移相角φ 1、…、φ N ，控制第一至第N全桥型变流器输出移相角分别为φ 1、…、φ N 的百分之五十占空比方波电压，最终实现磁网络能源路由器的给定功率控制。
最后，本发明还提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明所述控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明采用以上技术方案，具有如下有益技术效果：
本发明提出的多端口磁网络能源路由器结构，相比传统高压大功率多绕组中频变压器采用的EE型磁芯或UU型磁芯结构具有更优的多绕组集成能力及功率密度，解决EE型磁芯或UU型磁芯多绕组集成能力及功率密度低的问题。
本发明提出的多端口磁网络能源路由器结构，通过调节一对漏磁芯柱间的气隙调节端口间的等效漏感，与传统高压大功率多绕组中频变压器采用调节主磁路气隙以调节端口间的等效漏感相比，等效漏感调节范围更宽，因此系统功率传输能力更强，且不会显著增大变压器体积。
本发明提出的适用于多端口磁网络能源路由器的控制方法，在不同的功率传输等级下均可通过控制各全桥型变流器输出移相角不同的百分之五十占空比方波电压，实现磁网络能源路由器的给定功率控制，与传统磁网络能源路由器相比，控制方法适用范围更广，具有较强的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明以三端口为例的磁网络能源路由器结构示意图。
图2是本发明以四端口为例的磁网络能源路由器结构示意图。
图3是本发明以六端口为例的磁网络能源路由器结构示意图。
图4是本发明适用于三端口磁网络能源路由器的控制方法流程示意图。
图5是本发明适用于四端口磁网络能源路由器的控制方法流程示意图。
图6是本发明适用于六端口磁网络能源路由器的控制方法流程示意图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一（以三端口为例）：
如图1所示，本实施例提出一种三端口磁网络能源路由器结构，包括含分布式磁芯柱的双磁板压接式三绕组变压器，第一至第三全桥型变流器；所述含分布式磁芯柱的双磁板压接式三绕组变压器包括第一至第三分布式磁芯柱、第一至第三功率绕组、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板，所述第一至第三功率绕组分别紧密绕制在第一至第三分布式磁芯柱上；所述第一至第三分布式磁芯柱的上端、第一漏磁芯柱的上端分别与第一磁板连接；所述第一至第三分布式磁芯柱的下端、第二漏磁芯柱的下端分别与第二磁板连接。
所述第一至第三分布式磁芯柱、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板取相同的软磁材料；第一至第三分布式磁芯柱的截面积及长度相同；所述第一至第二漏磁芯柱的截面积及长度相同，且第一、第二漏磁芯柱之间留有气隙。
所述第一至第三全桥型变流器，每个全桥型变流器均包括第一至第四逆导型IGBT、直流电容和直流源；其中，第一逆导型IGBT的集电极、第三逆导型IGBT的集电极分别连接直流电容及直流源的正极；第二逆导型IGBT的发射极及第四逆导型IGBT的发射极分别连接直流电容及直流源的负极；第一逆导型IGBT的发射极连接第二逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第三功率绕组的下端连接；第三逆导型IGBT的发射极连接第四逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第三功率绕组的上端连接。
如图4所示，本实施例提出一种适用于三端口磁网络能源路由器的控制方法，包括以下步骤：
S1、分别计算第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij ，i=1,2,3，j=1,2,3，i ≠ j；
S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，分别计算第一至第三全桥型变流器的稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s；
S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H；
S4、通过功率闭环控制，分别计算第二至第三全桥型变流器的控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3；
S5、分别计算控制移相角φ 1、φ 2、φ 3，控制第一至第三全桥型变流器输出移相角分别为φ 1、φ 2、φ 3的百分之五十占空比方波电压，最终实现磁网络能源路由器的给定功率控制。
所述S1中第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij 的计算公式为：
公式(1)中，Y ij 为磁网络能源路由器等效导纳矩阵Y中第i行、j列的元素，Y的计算公式为：
公式(2)中，L 1、L 2、L 3分别为第一至第三功率绕组的开路电感，可通过实验测得；k ij 为磁网络能源路由器中第i功率绕组与第j功率绕组间的耦合系数，其可通过改变第一漏磁芯柱与第二漏磁芯柱间气隙的截面积及宽度进行调节并通过实验测得。
所述S2中稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s的计算公式为：
公式(3)中，P i *为第i直流源的参考功率，P i 为第i直流源的平均功率，f s 为第一至第三全桥型变流器的开关频率，V dci 与V dcj 分别为第i直流源与第j直流源的电压。
所述S3中磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H的计算公式为：
其中，φ 2s、φ 3s分别代表第二至第三全桥型变流器的稳态控制移相角。
所述S4中通过功率闭环控制方法分别计算控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3，包括如下步骤：
R1、取电压恒定且无功率控制要求的直流源为第一直流源；
R2、分别实时采样并计算第i直流源的平均功率P i ，分别将P i 与第i直流源的参考功率P i *比较作差并经比例-积分控制器确定∆φ 2、∆φ 3，∆φ 2、∆φ 3的计算公式为
公式(5)中，K p 是功率闭环控制的比例系数，K i 是功率闭环控制的积分系数。
所述S5中控制移相角φ 1、φ 2、φ 3的计算公式为：
其中φ 1、φ 2、φ 3分别表示第一至第三全桥型变流器输出移相角。
实施例二（以四端口为例）：
如图2所示，本实施例提出一种四端口磁网络能源路由器结构，包括含分布式磁芯柱的双磁板压接式四绕组变压器，第一至第四全桥型变流器；所述含分布式磁芯柱的双磁板压接式四绕组变压器包括第一至第四分布式磁芯柱、第一至第四功率绕组、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板，所述第一至第四功率绕组分别紧密绕制在第一至第四分布式磁芯柱上；所述第一至第四分布式磁芯柱的上端、第一漏磁芯柱的上端分别与第一磁板连接；所述第一至第四分布式磁芯柱的下端、第二漏磁芯柱的下端分别与第二磁板连接。
所述第一至第四分布式磁芯柱、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板取相同的软磁材料；第一至第四分布式磁芯柱的截面积及长度相同；所述第一至第二漏磁芯柱的截面积及长度相同，且第一、第二漏磁芯柱之间留有气隙。
所述第一至第四全桥型变流器，每个全桥型变流器包括第一至第四逆导型IGBT、一个直流电容和一个直流源；其中，第一逆导型IGBT的集电极、第三逆导型IGBT的集电极分别连接直流电容及直流源的正极；第二逆导型IGBT的发射极及第四逆导型IGBT的发射极分别连接直流电容及直流源的负极；第一逆导型IGBT的发射极连接第二逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第四功率绕组的下端连接；第三逆导型IGBT的发射极连接第四逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第四功率绕组的上端连接。
如图5所示，本实施例提出一种适用于四端口磁网络能源路由器的控制方法，包括以下步骤：
S1、分别计算第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij ，i=1,2,3,4，j=1,2,3,4，i ≠ j；
S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，分别计算第一至第四全桥型变流器的稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s、φ 4s；
S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H；
S4、通过功率闭环控制，分别计算第二至第四全桥型变流器的控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4；
S5、分别计算控制移相角φ 1、φ 2、φ 3、φ 4，控制第一至第四全桥型变流器输出移相角分别为φ 1、φ 2、φ 3、φ 4的百分之五十占空比方波电压，最终实现磁网络能源路由器的给定功率控制。
所述S1中第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij 的计算公式为：
公式(1)中，Y ij 为磁网络能源路由器等效导纳矩阵Y中第i行、j列的元素，Y的计算公式为：
公式(7)中，L 1、L 2、L 3、L 4分别为第一至第四功率绕组的开路电感，可通过实验测得；k ij 为磁网络能源路由器中第i功率绕组与第j功率绕组间的耦合系数，其可通过改变第一漏磁芯柱与第二漏磁芯柱间气隙的截面积及宽度进行调节并通过实验测得。
所述S2中稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s、φ 4s的计算公式为：
公式(8)中，P i *为第i直流源的参考功率，P i 为第i直流源的平均功率，f s 为第一至第四全桥型变流器的开关频率，V dci 与V dcj 分别为第i直流源与第j直流源的电压。
所述S3中磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H的计算公式为：
其中，φ 2s、φ 3s、φ 4s分别代表第二至第四全桥型变流器的稳态控制移相角。
所述S4中通过功率闭环控制方法分别计算控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4，包括如下步骤：
R1、取电压恒定且无功率控制要求的直流源为第一直流源；
R2、分别实时采样并计算第i直流源的平均功率P i ，分别将P i 与第i直流源的参考功率P i *比较作差并经比例-积分控制器确定∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4，∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4的计算公式为
公式(10)中，K p 是功率闭环控制的比例系数，K i 是功率闭环控制的积分系数。
所述S5中控制移相角φ 1、φ 2、φ 3、φ 4的计算公式为：
其中φ 1、φ 2、φ 3、φ 4分别表示第一至第四全桥型变流器输出移相角。
实施例三（以六端口为例）：
如图3所示，本实施例提出一种六端口磁网络能源路由器结构，包括含分布式磁芯柱的双磁板压接式六绕组变压器，第一至第六全桥型变流器；所述含分布式磁芯柱的双磁板压接式六绕组变压器包括第一至第六分布式磁芯柱、第一至第六功率绕组、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板，所述第一至第六功率绕组分别紧密绕制在第一至第六分布式磁芯柱上；所述第一至第六分布式磁芯柱的上端、第一漏磁芯柱的上端分别与第一磁板连接；所述第一至第六分布式磁芯柱的下端、第二漏磁芯柱的下端分别与第二磁板连接。
所述第一至第六分布式磁芯柱、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板取相同的软磁材料；第一至第六分布式磁芯柱的截面积及长度相同；所述第一至第二漏磁芯柱的截面积及长度相同，且第一、第二漏磁芯柱之间留有气隙。
所述每个全桥型变流器均包括第一至第四逆导型IGBT、一个直流电容和一个直流源；其中，第一逆导型IGBT的集电极、第三逆导型IGBT的集电极分别连接直流电容及直流源的正极；第二逆导型IGBT的发射极及第四逆导型IGBT的发射极分别连接直流电容及直流源的负极；第一逆导型IGBT的发射极连接第二逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第六功率绕组的下端连接；第三逆导型IGBT的发射极连接第四逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第六功率绕组的上端连接。
如图6所示，本实施例提出一种适用于六端口磁网络能源路由器的控制方法，包括以下步骤：
S1、分别计算第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij ，i=1,2,3,4,5,6，j=1,2,3,4,5,6，i ≠ j；
S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，分别计算第一至第六全桥型变流器的稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s、φ 4s、φ 5s、φ 6s；
S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H；
S4、通过功率闭环控制，分别计算第二至第六全桥型变流器的控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4、∆φ 5、∆φ 6；
S5、分别计算控制移相角φ 1、φ 2、φ 3、φ 4、φ 5、φ 6，控制第一至第六全桥型变流器输出移相角分别为φ 1、φ 2、φ 3、φ 4、φ 5、φ 6的百分之五十占空比方波电压，最终实现磁网络能源路由器的给定功率控制。
所述S1中第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij 的计算公式为：
公式(1)中，Y ij 为磁网络能源路由器等效导纳矩阵Y中第i行、j列的元素，Y的计算公式为：
公式(12)中，L 1、L 2、L 3、L 4、L 5、L 6分别为第一至第六功率绕组的开路电感，可通过实验测得；k ij 为磁网络能源路由器中第i功率绕组与第j功率绕组间的耦合系数，其可通过改变第一漏磁芯柱与第二漏磁芯柱间气隙的截面积及宽度进行调节并通过实验测得。
所述S2中稳态控制移相角φ 1s、φ 2s、φ 3s、φ 4s、φ 5s、φ 6s的计算公式为：
公式(13)中，P i *为第i直流源的参考功率， P i 为第i直流源的平均功率，f s 为第一至第六全桥型变流器的开关频率，V dci 与V dcj 分别为第i直流源与第j直流源的电压。
所述S3中磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H的计算公式为：
其中，φ 2s、φ 3s、φ 4s、φ 5s、φ 6s分别代表第二至第六全桥型变流器的稳态控制移相角。
所述S4中通过功率闭环控制方法分别计算控制移相角微增量∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4、∆φ 5、∆φ 6，包括如下步骤：
R1、取电压恒定且无功率控制要求的直流源为第一直流源；
R2、分别实时采样并计算第i直流源的平均功率P i ，分别将P i 与第i直流源的参考功率P i *比较作差并经比例-积分控制器确定∆φ 2、∆φ 3、∆φ 4、∆φ 5、∆φ 6，∆φ 2、∆φ 3、∆ φ 4、∆φ 5、∆φ 6的计算公式为
公式(16)中，K p 是功率闭环控制的比例系数，K i 是功率闭环控制的积分系数。
所述S5中控制移相角φ 1、φ 2、φ 3、φ 4、φ 5、φ 6的计算公式为：
其中φ 1、φ 2、φ 3、φ 4、φ 5、φ 6分别表示第一至第六全桥型变流器输出移相角。
本发明实施例还提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。需要说明的是，上述系统中的各个模块对应本发明实施例所提供的方法的具体步骤，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
用于实施本申请的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本申请的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种多端口磁网络能源路由器，其特征在于，包括：含分布式磁芯柱的双磁板压接式N绕组变压器，第一至第N全桥型变流器；所述双磁板压接式N绕组变压器包括第一至第N分布式磁芯柱、第一至第N功率绕组、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板，所述第一至第N功率绕组分别紧密绕制在第一至第N分布式磁芯柱上；所述第一至第N分布式磁芯柱的上端、第一漏磁芯柱的上端分别与第一磁板连接；所述第一至第N分布式磁芯柱的下端、第二漏磁芯柱的下端分别与第二磁板连接。
2.根据权利要求1所述的一种多端口磁网络能源路由器，其特征在于，所述第一至第N分布式磁芯柱、第一至第二漏磁芯柱、第一至第二磁板取相同的软磁材料；第一至第N分布式磁芯柱的截面积及长度相同；所述第一至第二漏磁芯柱的截面积及长度相同，且第一、第二漏磁芯柱之间留有气隙。
3.根据权利要求2所述的一种多端口磁网络能源路由器，其特征在于，磁网络能源路由器具有N个端口，所述全桥型变流器包括第一至第四逆导型IGBT、直流电容和直流源；其中，第一逆导型IGBT的集电极、第三逆导型IGBT的集电极分别连接直流电容及直流源的正极；第二逆导型IGBT的发射极及第四逆导型IGBT的发射极分别连接直流电容及直流源的负极；第一逆导型IGBT的发射极连接第二逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第N功率绕组的下端连接；第三逆导型IGBT的发射极连接第四逆导型IGBT的集电极，该连接点分别与第一至第N功率绕组的上端连接。
4.一种适用于权利要求1-3任一所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别计算第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij ，i=1,2,…,N，j=1,2,…,N，i ≠ j；
S2、根据磁网络能源路由器中各直流源参考功率，分别计算第一至第N全桥型变流器的稳态控制移相角φ 1s、…、φ Ns；
S3、计算磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H；
S4、通过功率闭环控制，分别计算第二至第N全桥型变流器的控制移相角微增量∆ φ 2、…、∆φ N ；
S5、分别计算控制移相角φ 1、…、φ N ，控制第一至第N全桥型变流器输出移相角分别为φ 1、…、φ N 的百分之五十占空比方波电压，最终实现磁网络能源路由器的给定功率控制。
5.根据权利要求4所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，所述S1中第i全桥型变流器与第j全桥型变流器的等效连接电感L ij 的计算公式为：
式中，Y ij 为磁网络能源路由器等效导纳矩阵Y中第i行、j列的元素，Y的计算公式为：
式中，L 1、…、L i 、…、L N 分别为第一、…第i、…第N功率绕组的开路电感，k ij 为磁网络能源路由器中第i功率绕组与第j功率绕组间的耦合系数。
6.根据权利要求5所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，所述S2中稳态控制移相角φ 1s、…、φ Ns的计算公式为：
式中，
为第i直流源的参考功率，P i 为第i直流源的平均功率，f s 为第一至第N全桥型变流器的开关频率，V dci 与V dcj 分别为第i直流源与第j直流源的电压。
7.根据权利要求6所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，所述S3中磁网络能源路由器功率解耦控制矩阵H的计算公式为：
其中，φ 2s、…、φ Ns分别代表第二至第N全桥型变流器的稳态控制移相角。
8.根据权利要求7所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，所述S4中通过功率闭环控制方法分别计算控制移相角微增量∆φ 2、…、∆φ N ，包括如下步骤：
R1、取电压恒定且无功率控制要求的直流源为第一直流源；
R2、分别实时采样并计算第i直流源的平均功率P i ，分别将P i 与第i直流源的参考功率P i *比较作差并经比例-积分控制器确定∆φ 2、…、∆φ N ，∆φ 2、…、∆φ N 的计算公式为：
式中，K p 是功率闭环控制的比例系数，K i 是功率闭环控制的积分系数。
9.根据权利要求8所述的多端口磁网络能源路由器的控制方法，其特征在于，所述S5中控制移相角φ 1、…、φ N 的计算公式为：
其中，
。/>
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4至9中任一项所述控制方法的步骤。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101369480A (zh) * | 2008-06-26 | 2009-02-18 | 申莉萌 | Emi滤波器的磁集成装置及其制备方法 |
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2023
- 2023-05-10 CN CN202310520580.6A patent/CN116247958B/zh active Active
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