CN117792113A - 母线电压的控制方法、两级式双向变换器及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种母线电压的控制方法、两级式双向变换器及存储介质。该母线电压的控制方法包括：获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。通过上述方式，本申请母线电压的控制方法可以使两级式双向变换器在反向直流转交流工作时对母线电压进行低成本及便捷地控制，从而有效地解决了硬件成本较高和全软件控制比较复杂的问题，具有很强的实用性和可操作性。
Description
技术领域
本申请涉及母线电压控制技术领域，具体涉及一种母线电压的控制方法、两级式双向变换器及存储介质。
背景技术
两级式双向变换器由DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块组成，DC/DC双向变换器模块常采用隔离型拓扑与DC/AC双向变换器模块隔离来满足产品需求。DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块通过母线电容进行能量缓冲，母线电容上的电压通常要控制在一个合理的范围，来满足输出电压指标和系统效率。
现有的两级式双向变换器母线电压控制方法通常有两种，第一种方法是采用分别采样DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块的母线电压，但由于DC/DC双向变换器模块的控制单元的采样地和母线电压采样地不是同一个参考点，DC/DC双向变换器模块在采样母线电压时需要用隔离型AD采样芯片，其硬件成本高；第二种方法是DC/AC双向变换器模块的控制器采样母线电压，通过模拟量传输给DC/DC双向变换器模块的控制器，DC/DC双向变换器模块的控制器实现母线电压的闭环控制。但这种方法用到的模拟量调制解调方法软件实现比较复杂，同时电压环软件实现占用的控制器资源也较多，对控制器提出了很高的要求。
发明内容
本申请提出了一种母线电压的控制方法、两级式双向变换器及存储介质，旨在解决上述的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种母线电压的控制方法，应用于两级式双向变换器，该母线电压的控制方法包括：获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
其中，获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值的步骤包括：获取DC/DC双向变换器模块中电池电压；基于电池电压计算电压给定值。
其中，对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量的步骤包括：将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号；对第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值；对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
其中，对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量的步骤包括：获取母线电压反馈值；计算母线电压反馈值与母线电压环模拟给定值的第一差值；基于第一差值进行模拟比例积分闭环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
其中，基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值的步骤，包括：对模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取电流给定值。
其中，模拟电压外环输出控制量的最大值设置为小于或等于采样单元的采样范围的90%；模拟电压外环输出控制量的最小值设置为大于或等于采样单元采样范围的10%。
其中，基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压的步骤，包括：对电流给定值进行数字电流内环控制，以获取电流环输出量；基于电流环输出量生成第二脉冲宽度调制信号，并基于第二脉冲宽度调制信号控制DC/DC双向变换器模块中的开关管，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
其中，对电流给定值进行数字电流内环控制，以获取电流环输出量的步骤包括：获取电池电流反馈值；计算电池电流反馈值与电流环输出量的第二差值；基于第二差值进行数字比例积分闭环控制，以获取电流环输出量。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种两级式双向变换器，该两级式双向变换器包括DC/DC双向变换器模块、DC/AC双向变换器模块、隔离变压器、第一控制模块及第二控制模块。隔离变压器设置于DC/DC双向变换器模块和DC/AC双向变换器模块之间；第一控制模块与DC/AC双向变换器模块连接，用于获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；并对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；第二控制模块与第一控制模块及DC/DC双向变换器模块连接，用于基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；并基于电流给定值对DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
其中，第一控制模块包括第一控制单元、脉冲宽度调制单元、分压滤波单元、比例积分调节单元；第一控制单元与第二控制模块连接，用于获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；脉冲宽度调制单元与第一控制单元连接，用于将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号；分压滤波单元与脉冲宽度调制单元连接，用于对第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值；比例积分调节单元与分压滤波单元连接，用于对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
其中，两级式双向变换器还包括光耦隔离模块，光耦隔离模块分别与比例积分调节单元及第二控制模块连接，用于将模拟电压外环输出控制量经过光耦隔离后传输至第二控制模块。
其中，第二控制模块包括第二控制单元与采样单元；采样单元与光耦隔离模块连接，用于对光耦隔离后模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取电流给定值；第二控制单元分别与采样单元及DC/DC双向变换器模块连接，用于基于电流给定值对DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种存储介质，其内部存储有程序指令，程序指令被处理器执行以实现上述任意一项的母线电压的控制方法。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的母线电压的控制方法首先获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值，并对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；再基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值，最后基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。通过上述方式，本申请的母线电压的控制方法可以使两级式双向变换器在反向直流转交流工作时对母线电压进行低成本及便捷地控制，从而有效地解决了硬件成本较高和全软件控制比较复杂的问题，具有很强的实用性和可操作性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。
图1是两级式双向变换器的系统结构示意图；
图2是本申请母线电压的控制方法一实施例的流程示意图；
图3是图2中步骤S101一实施例的流程示意图；
图4是图2中步骤S102一实施例的流程示意图；
图5是图4中步骤S303一实施例的流程示意图；
图6是图2中步骤S104一实施例的流程示意图；
图7是图6中步骤S501一实施例的流程示意图；
图8是本申请两级式双向变换器直流转交流工作时母线电压环路一实施例的控制框图；
图9是本申请两级式双向变换器一实施例的结构示意图；
图10是本申请存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
两级式双向变换器由DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块组成，DC/DC双向变换器模块常采用隔离型拓扑与DC/AC双向变换器模块隔离来满足产品需求。DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块通过母线电容进行能量缓冲，母线电容上的电压通常要控制在一个合理的范围，来满足输出电压指标和系统效率。
现有的两级式双向变换器母线电压控制方法通常有两种，第一种方法是采用分别采样DC/AC双向变换器模块和DC/DC双向变换器模块的母线电压，但由于DC/DC双向变换器模块的控制单元的采样地和母线电压采样地不是同一个参考点，DC/DC双向变换器模块在采样母线电压时需要用隔离型AD采样芯片，其硬件成本高；第二种方法是DC/AC双向变换器模块的控制器采样母线电压，通过模拟量传输给DC/DC双向变换器模块的控制器，DC/DC双向变换器模块的控制器实现母线电压的闭环控制。但这种方法用到的模拟量调制解调方法软件实现比较复杂，同时电压环软件实现占用的控制器资源也较多，对控制器提出了很高的要求。
请参阅图1，图1是两级式双向变换器的系统结构示意图。如图1所示，现有的两级式双向变换器100包括DC/AC双向变换器模块10、DC/DC双向变换器模块20、隔离变压器30、第一控制模块40及第二控制模块50，其中，DC/AC双向变换器模块10包括交流市电GRID和母线电容BUS，DC/DC双向变换器模块20包括电池BAT，第一控制模块40包括第一控制单元41，第二控制模块50包括第二控制单元51，且第一控制模块40及第二控制模块50均包括PWM驱动电路、ADC采样电路。
如图1所示，两级式双向变换器100采用能量双向流动的电路拓扑，交流市电GRID和电池BAT两个端口能量可以双向流动，因此具备交流输入直流输出功能、直流输入逆变并网输出功能等。当两级式双向变换器100正向工作时，即将交流转直流时，从交流市电GRID取电，先经过DC/AC双向变换器模块整流，实现母线电压稳定可调、功率因数校正等功能；再经过DC/DC双向变换器模块降压，实现直流输出电压、输出电流稳定可调等功能。当两级式双向变换器100反向工作时，即将直流转交流时，从电池BAT取电，先经过DC/DC双向变换器模块升压，升压到逆变并网需要的母线电压，再经过DC/AC双向变换器模块逆变并网，实现对电网输送电能。
在现有技术中，为了便于系统分析设计，常以隔离变压器30为分界线，交流市电GRID称为原边Primary Side，电池侧称为副边Secondary Side。因此，按上述的划分，母线电容BUS处在原边，为了节省成本，母线电容BUS的采样通常放到原边的第一控制模块40上，这样方便了正向交流转直流对母线电压的控制，但不利于反向直流转交流对母线电压的控制。
为了解决上述问题，本申请首先提出了一种母线电压的控制方法，请参阅图2，图2是本申请母线电压的控制方法一实施例的流程示意图。如图2所示，本实施例的母线电压的控制方法具体包括步骤S101至步骤S104：
步骤S101：获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值。
在本实施例中，主要实现两级式双向变换器在反向直流转交流工作时对母线电压的便捷控制，在本实施例中，对母线电压的控制由电压外环电流内环构成，电压外环通过硬件模拟环路实现，电流内环通过第二控制模块的软件控制实现。
首先，需要与DC/DC双向变换器模块连接的第二控制模块获取DC/DC双向变换器模块中电池的电压，并基于电池电压计算出母线电压的电压定值。
步骤S102：对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
在获取母线电压的电压定值后，第二控制模块可以通过串行通信接口或者进行内部通信将电压给定值发送至两级式双向变换器原边的第一控制模块中，第一控制模块则可以对电压给定值进行映射处理，以形成第一脉冲宽度调制信号，并对其进行分压滤波处理，最后再进行模拟电压外环控制，便可以获取模拟电压外环输出控制量。
步骤S103：基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值。
在获取模拟电压外环输出控制量后，此时第一控制模块可以将模拟电压外环输出控制量通过光耦隔离传送回第二控制模块中，第二控制模块可以对光耦隔离的模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，从而获取电流给定值。
步骤S104：基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
最后，在获取电流给定值后，可以对电流给定值进行数字电流内环控制，从而获取控制电流输入至第二控制模块中的PWM驱动电路中，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
区别于现有技术的情况，本申请的母线电压的控制方法首先获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值，并对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；再基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值，最后基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。通过上述方式，本申请的母线电压的控制方法可以使两级式双向变换器在反向直流转交流工作时对母线电压进行低成本及便捷地控制，从而有效地解决了硬件成本较高和全软件控制比较复杂的问题，具有很强的实用性和可操作性。
可选地，获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值的方法如图3所示，请参阅图3，图3是图2中步骤S101一实施例的流程示意图。本实施例可通过如图3所示的方法实现步骤S101，具体实施步骤包括步骤S201至步骤S202：
步骤S201：获取DC/DC双向变换器模块中电池电压。
如前文所述，在获取母线电压的电压给定值，首先要第二控制模块获取DC/DC双向变换器模块中电池的当前电池电压。
步骤S202：基于电池电压计算电压给定值。
在获取电池电压后，便可以基于电池电压计算出母线电压的电压给定值。
具体地，电压给定值的计算公式如公式（1）所示：
（1）
其中，表示为电压给定值，/>表示为电池电压，/>分别为电池电压/>转换为电压给定值/>的转换系数。
此外，因两级式双向变换器的母线电压包括第一控制模块及第二控制模块，在基于电压给定值获取模拟电压外环输出控制量时是要通过第一控制模块中硬件模拟环路实现的，因此，在第二控制模块获取电压给定值后，需要将电压给定值发送给第一控制模块，其中通信方式可以为前文所述的内部通信，也可以通过串行通信接口进行发送，在其他实施例中，也可以采取其他通信方式，在此不做限定。
可选地，对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量的方法如图4所示，请参阅图4，图4是图2中步骤S102一实施例的流程示意图。如图4所示，本实施例可通过如图4所示的方法实现步骤S102，具体实施步骤包括步骤S301至步骤S303：
步骤S301：将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号。
基于前文所述，当第二控制模块将电压给定值发送给第一控制模块后，第一控制模块可以通过控制PWM驱动电路将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号。
具体地，在本实施例中，第一控制模块可以利用脉冲宽度调制单元将电压给定值映射为频率2k，占空比可调的第一脉冲宽度调制信号/>。
其中，第一脉冲宽度调制信号的占空比/>的计算公式如公式（2）所示：
（2）
其中，表示为第一脉冲宽度调制信号的占空比，/>表示为电压给定值，/>分别为计算占空比/>的转换系数。
步骤S302：对第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值。
在获取第一脉冲宽度调制信号后，可以利用第一控制模块可以利用分压滤波单元对第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值。
具体地，在本实施例中，在第一脉冲宽度调制信号经过电阻R1、R2分压以及R3C2、R4C3两级低通滤波后，可以将第一脉冲宽度调制信号/>进行转换为母线电压环模拟给定值/>。R3C2的截止频率/>，R4C3的截止频率=50/>。其中，分压滤波单元具体电路连接方式如下文中图9所示，在此不作详细描述。
步骤S303：对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
在获取母线电压环模拟给定值，可以利用第一控制模块中的比例积分调节单元对电压环模拟给定值/>进行模拟电压外环控制，从而获取模拟电压外环输出控制量/>。
可选地，基于图4的实施例，对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量的方法如图5所示，请参阅图5，图5是图4中步骤S303一实施例的流程示意图。本实施例可通过如图5所示的方法实现步骤S303，具体实施步骤包括步骤S401至步骤S403：
步骤S401：获取母线电压反馈值。
在本实施例中，在对电压环模拟给定值进行闭环控制时，首先需要获取母线电压的反馈值/>。
步骤S402：计算母线电压反馈值与母线电压环模拟给定值的第一差值。
此时，计算母线电压反馈值与母线电压环模拟给定值/>的第一差值。
步骤S403：基于第一差值进行模拟比例积分闭环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
在获取第一差值后，将其经过比例积分调节单元的R6、R7、C4组成的模拟比例积分环进行模拟比例积分闭环控制，从而获取便可以获取模拟电压外环输出控制量。
其中，其闭环控制传递函数如公式（3）所示：
（3）
可选地，在本实施例中，可以通过下述方法实现图1中步骤S103，具体实施方式为：对模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取电流给定值。
即当模拟电压外环输出控制量发送至第二控制模块时，第二控制模块可以通过采样单元对模拟电压外环输出控制量/>进行采样及数据转换将模拟电压外环输出控制量/>映射为电流给定值/>，其中，电流给定值/>的设计范围需考虑带满载时电池侧的最大电流并留有5%的余量。
具体地，电流给定值的计算公式如公式（4）所示：
（4）
其中，表示为电流给定值，/>表示为模拟电压外环输出控制量，分别为模拟电压外环输出控制量/>转换为电流给定值/>的转换系数。
此外，在对模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换之前，如前文所述，模拟电压外环输出控制量/>此时是由第一控制模块中的硬件模拟环路获取的，此时需要将模拟电压外环输出控制量硬件模拟环路经过光耦隔离后传输至第二控制模块，由第二控制模块对模拟电压外环输出控制量/>进行采样及数据转换，以获取电流给定值/>。
可选地，基于上述实施例，在本实施例中，模拟电压外环输出控制量的最大值设置为小于或等于采样单元的采样范围的90%；模拟电压外环输出控制量的最小值设置为大于或等于采样单元采样范围的10%。
即模拟电压外环输出控制量经过光耦隔离从第一控制模块传输至第二控制模块时，模拟电压外环输出控制量/>的设计范围需考虑带满载时母线电压采样中工频纹波对模拟电压外环输出控制量的影响以及光耦输出三极管压降，因此，模拟电压外环输出控制量的最大值应设置为不超过第二控制模块的采样单元采样范围的90%，最小值应设置为不低于第二控制模块的采样单元采样范围的10%。
可选地，基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压的方法如图6所示，请参阅图6，图6是图2中步骤S104一实施例的流程示意图。本实施例可通过如图6所示的方法实现步骤S104，具体实施步骤包括步骤S501至步骤S502：
步骤S501：对电流给定值进行数字电流内环控制，以获取电流环输出量。
在本实施例中，在获取了电流给定值后，可以利用第二控制模块中的软件电流环对电流给定值/>进行数字电流内环控制，从而获取电流环输出量/>。
步骤S502：基于电流环输出量生成第二脉冲宽度调制信号，并基于第二脉冲宽度调制信号控制DC/DC双向变换器模块中的开关管，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
此时，在获取电流环输出量后，便可以将电流环输出量/>输入至第二控制模块中的PWM模块中，生成第二脉冲宽度调制信号，此时基于第二脉冲宽度调制信号及PWM驱动电路便可以控制DC/DC双向变换器模块中的开关管导通与关断，从而实现控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
可选地，基于图6所示的实施例，对电流给定值进行数字电流内环控制，以获取电流环输出量的方法如图7所示，请参阅图7，图7是图6中步骤S501一实施例的流程示意图。如图7所示，本实施例可通过如图7所示的方法实现步骤S501，具体实施步骤包括步骤S601至步骤S603：
步骤S601：获取电池电流反馈值。
在本实施例中，在对电流给定值进行闭环控制时，首先需要获取电池电流反馈值/>。
步骤S602：计算电池电流反馈值与电流环输出量的第二差值。
此时，计算电流给定值与电池电流反馈值/>的第二差值/>。
步骤S603：基于第二差值进行数字比例积分闭环控制，以获取电流环输出量。
在获取第二差值后，将其经过软件电流环/>进行数字比例积分闭环控制，从而获取便可以获取电流环输出量/>。其中，/>为比例环节，为积分环节。
在一应用场景中，请参阅图8，图8是本申请两级式双向变换器直流转交流工作时母线电压环路一实施例的控制框图。如图8所示，母线电压环路包括模拟母线电压环和副边电流环。其中为母线电压环模拟给定值，如前文所述，第二控制模块可以通过电气隔离的内部通信（或串行通信接口）把电压给定值/>发给第一控制模块。第一控制模块则可以基于电压给定值/>通过脉冲宽度调制单元和分压滤波单元把电压给定值转换为母线电压环模拟给定值/>；/>为母线电压反馈值，由第一控制模块采样获得；/>为比例积分调节单元的传递函数，/>为模拟电压外环输出控制量；/>为电流给定值，/>为电池电流反馈值，即对电池BAT进行电流采样获取；为软件电流环的传递函数，在第二控制模块中实现。
区别于现有技术的情况，本申请的母线电压的控制方法首先获取两级式双向变换器的母线电压的电压给定值，并对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；再基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值，最后基于电流给定值对两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。通过上述方式，本申请的母线电压的控制方法在电能从交流转换到直流传输时可以采用全数字控制，电能从直流转换到交流传输时，可以采用本申请上述方法用模拟和数字混合控制，且双向控制共用前级母线电压采样来实现母线电压双向闭环控制，不仅可以使两级式双向变换器在反向直流转交流工作时对母线电压进行低成本及便捷地控制，还能有效地解决了硬件成本较高和全软件控制比较复杂的问题，具有很强的实用性和可操作性。
可选地，本申请进一步提出一种两级式双向变换器，请参阅图9，图9是本申请两级式双向变换器一实施例的结构示意图。如图9所示，本实施例的两级式双向变换器200包括DC/AC双向变换器模块10、DC/DC双向变换器模块20、隔离变压器30、第一控制模块40及第二控制模块50，其中，DC/AC双向变换器模块10包括交流市电GRID和母线电容BUS，DC/DC双向变换器模块20包括电池BAT。
其中，在本实施例中，隔离变压器30设置于DC/DC双向变换器模块20和DC/AC双向变换器模块10之间；第一控制模块40与DC/AC双向变换器模块10连接，用于获取两级式双向变换器200的母线电压的电压给定值；并对电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；第二控制模块50与第一控制模块40及DC/DC双向变换器模块20连接，用于基于模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；并基于电流给定值对DC/DC双向变换器模块20进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
可选地，如图9所示，在本实施例中，第一控制模块40包括第一控制单元41、脉冲宽度调制单元42、分压滤波单元43、比例积分调节单元44；第一控制单元41与第二控制模块50连接，用于获取两级式双向变换器200的母线电压的电压给定值；脉冲宽度调制单元42与第一控制单元41连接，用于将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号；分压滤波单元43与脉冲宽度调制单元42连接，用于对第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值；比例积分调节单元44与分压滤波单元43连接，用于对母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量。
其中，在本实施例中，脉冲宽度调制单元42可以设置为前文所述的PWM驱动电路，用于将电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号。
如图9所示，本实施例的分压滤波单元43包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及第一比较器U1。
第一电阻R1的第一端与脉冲宽度调制单元42连接，第二电阻R2的第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3均并联在第二电阻的两端，第三电阻R3的第一端与第一电容C1的一端连接，第三电阻R3的第二端与第二电容C2的一端连接，第四电阻R4的第一端与第二电容C2的一端连接，第四电阻R4的第二端与第三电容C3的一端连接，其中，第一电阻R1及第二电阻R2为分压单元，第三电阻R3及第二电容C2为一级低通滤波，第四电阻R4及第三电容C3为二级低通滤波。
第一比较器U1的正输入端与第四电阻R4与第三电容C3的连接点连接，第一比较器U1的负输入端与第一比较器U1的输出端连接。
如图9所示，在本实施例中，比例积分调节单元44包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4及第二比较器U2。
其中，第六电阻R6的第一端与第一控制模块40中的ADC采样电路连接，用于接收母线电压反馈值，第六电阻R6的第二端与第二比较器U2的负输入端连接，第五电阻R5的第一端与第二比较器U2的正输入端连接，用于接收母线电压环模拟给定值，第五电阻R5的第二端与第二比较器U2的正输入端连接，第七电阻R7的第一端与第二比较器U2的负输入端连接，第七电阻R7的第二端与第四电容C4的第一端连接，第四电容C4的第二端与第二比较器U2的输出端连接。其中，第一比较器U1与第二比较器U2的电源端均接入预设电压Vcp。
此外，在本实施例中，第一控制模块40中也设置有前文所述的PWM驱动电路及ADC采样电路，用于控制DC/AC双向变换器模块10。
可选地，如图9所示，在本实施例中，两级式双向变换器200还包括光耦隔离模块60，光耦隔离模块60分别与比例积分调节单元44及第二控制模块50连接，用于将模拟电压外环输出控制量经过光耦隔离后传输至第二控制模块。
其中，光耦隔离模块60的电路连接结构如图9所示，在此不作详细描述。
可选地，如图9所示，在本实施例中，第二控制模块50包括第二控制单元51与采样单元52；采样单元52与光耦隔离模块60的输出端连接，用于对光耦隔离后模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取电流给定值；第二控制单元51分别与采样单元52及DC/DC双向变换器模块20连接，用于基于电流给定值对DC/DC双向变换器模块20进行数字电流内环控制，以控制母线电压抬升至逆变并网所需电压。
此外，在本实施例中，第二控制模块50中也设置有前文所述的PWM驱动电路及ADC采样电路，用于控制DC/DC双向变换器模块20。
可选地，本申请进一步提出一种存储介质。请参阅图10，图10是本申请存储介质一实施例的结构示意图。
本申请实施例的存储介质300内部存储有程序指令310，程序指令310被处理器执行以实现上述任一项的母线电压的控制方法。
其中，程序指令310可以形成程序文件以软件产品的形式存储在上述存储介质中，以使得一个控制器执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。其中，控制器可以为数字信号处理控制芯片（Digital Signal Process，DSP）或ARM（Advanced RISC Machine，ARM）控制芯片等控制芯片，而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
本实施例存储介质300可以是但不局限于U盘、SD卡、PD光驱、移动硬盘、大容量软驱、闪存、多媒体记忆卡、服务器等。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在存储介质中。电子设备的处理器从存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述各方法实施例中的步骤。
另外，上述功能如果以软件功能的形式实现并作为独立产品销售或使用时，可存储在一个移动终端可读取存储介质中，即，本申请还提供一种存储有程序数据的存储装置，程序数据能够被处理器执行以实现上述实施例的方法，该存储装置可以为如U盘、光盘、服务器等。也就是说，本申请可以以软件产品的形式体现出来，其包括若干指令用以使得一台智能终端执行各个实施例方法的全部或部分步骤。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的机构、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"存储介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种母线电压的控制方法，其特征在于，应用于两级式双向变换器，所述控制方法包括：
获取所述两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；
对所述电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；
基于所述模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；
基于所述电流给定值对所述两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制所述母线电压抬升至逆变并网所需电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述两级式双向变换器的母线电压的电压给定值的步骤，包括：
获取所述DC/DC双向变换器模块中电池电压；
基于所述电池电压计算所述电压给定值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述对所述电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量的步骤，包括：
将所述电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号；
对所述第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值；
对所述母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取所述模拟电压外环输出控制量。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述对所述母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取所述模拟电压外环输出控制量的步骤，包括：
获取母线电压反馈值；
计算所述母线电压反馈值与所述母线电压环模拟给定值的第一差值；
基于所述第一差值进行模拟比例积分闭环控制，以获取所述模拟电压外环输出控制量。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述模拟电压外环输出控制量获取电流给定值的步骤，包括：
对所述模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取所述电流给定值。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述模拟电压外环输出控制量的最大值设置为小于或等于采样单元的采样范围的90%；所述模拟电压外环输出控制量的最小值设置为大于或等于所述采样单元采样范围的10%。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述电流给定值对所述两级式双向变换器的DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制所述母线电压抬升至逆变并网所需电压的步骤，包括：
对所述电流给定值进行数字电流内环控制，以获取电流环输出量；
基于所述电流环输出量生成第二脉冲宽度调制信号，并基于所述第二脉冲宽度调制信号控制所述DC/DC双向变换器模块中的开关管，以控制所述母线电压抬升至逆变并网所需电压。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述对所述电流给定值进行数字电流内环控制，以获取所述电流环输出量的步骤，包括：
获取电池电流反馈值；
计算所述电池电流反馈值与所述电流环输出量的第二差值；
基于所述第二差值进行数字比例积分闭环控制，以获取所述电流环输出量。
9.一种两级式双向变换器，其特征在于，包括：
DC/DC双向变换器模块，DC/AC双向变换器模块；
隔离变压器，设置于所述DC/DC双向变换器模块和所述DC/AC双向变换器模块之间；
第一控制模块，与所述DC/AC双向变换器模块连接，用于获取所述两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；并对所述电压给定值进行处理并进行模拟电压外环控制，以获取模拟电压外环输出控制量；
第二控制模块，与所述第一控制模块及所述DC/DC双向变换器模块连接，用于基于所述模拟电压外环输出控制量获取电流给定值；并基于所述电流给定值对所述DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制所述母线电压抬升至逆变并网所需电压。
10.根据权利要求9所述的两级式双向变换器，其特征在于，所述第一控制模块包括第一控制单元、脉冲宽度调制单元、分压滤波单元、比例积分调节单元；
所述第一控制单元与所述第二控制模块连接，用于获取所述两级式双向变换器的母线电压的电压给定值；所述脉冲宽度调制单元与所述第一控制单元连接，用于将所述电压给定值映射为第一脉冲宽度调制信号；所述分压滤波单元与所述脉冲宽度调制单元连接，用于对所述第一脉冲宽度调制信号进行分压滤波处理，以获取母线电压环模拟给定值；所述比例积分调节单元与所述分压滤波单元连接，用于对所述母线电压环模拟给定值进行模拟电压外环控制，以获取所述模拟电压外环输出控制量。
11.根据权利要求10所述的两级式双向变换器，其特征在于，所述两级式双向变换器还包括光耦隔离模块，所述光耦隔离模块分别与所述比例积分调节单元及所述第二控制模块连接，用于将所述模拟电压外环输出控制量经过光耦隔离后传输至所述第二控制模块。
12.根据权利要求11所述的两级式双向变换器，其特征在于，所述第二控制模块包括第二控制单元与采样单元；
所述采样单元与所述光耦隔离模块连接，用于对光耦隔离后所述模拟电压外环输出控制量进行采样及数据转换，以获取所述电流给定值；
所述第二控制单元分别与所述采样单元及所述DC/DC双向变换器模块连接，用于基于所述电流给定值对所述DC/DC双向变换器模块进行数字电流内环控制，以控制所述母线电压抬升至逆变并网所需电压。
13.一种存储介质，其特征在于，其内部存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行以实现权利要求1-8任意一项所述的母线电压的控制方法。
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