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专利号: 2021112273870
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双向升降压直流变换器,其特征是:包括桥臂连接电感,所述桥臂连接电感的任一端均适配连接一变换连接桥臂,通过桥臂连接电感以及与所述桥臂连接电感两端适配连接的变换连接桥臂连接形成H桥直流变换器;

所述变换连接桥臂包括桥臂开关管组以及与所述桥臂开关管组适配连接的飞跨电容,桥臂开关管组包括依次串接的第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管,其中,第一开关管以及第二开关管与飞跨电容的正极端连接,所述飞跨电容的负极端与第三开关管以及第四开关管适配连接,第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管上均反并联一续流二极管;

桥臂连接电感的任一端与所连接变换连接桥臂内的第二开关管以及第三开关管适配连接,且一变换连接桥臂内的第四开关管与另一变换连接桥臂内的第四开关管适配连接;

对任一变换连接桥臂,所述变换连接桥臂内的第一开关管与第四开关管呈互补导通,且所述变换连接桥臂内的第二开关管与第三开关管呈互补导通。

2.根据权利要求1所述的双向升降压直流变换器,其特征是:对任一变换连接桥臂,所述变换连接桥臂内第一开关管与第二开关管的载波相差180°,且所述变换连接桥臂内第三开关管与第四开关管的载波相差180°。

3.根据权利要求1或2所述的双向升降压直流变换器,其特征是:配置与桥臂连接电感适配连接变换连接桥臂内桥臂开关管组的工作状态,以配置H桥直流变换器的工作模式,所述H桥直流变换器的工作模式包括Bcuk模式、Boost模式或Buck‑Boost模式。

4.一种双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,用于配置权利要求1中直流变换器的工作参数,其中,一连接变换连接桥臂内飞跨电容为飞跨电容Cf1,另一变换连接桥臂内飞跨电容为飞跨电容Cf2,直流变换器与飞跨电容Cf1相对应一端的端电压为u1,直流变换器与飞跨电容Cf2相对应的一端的端电压为u2;所述工作参数配置包括如下步骤:步骤1、确定所述直流变换器的工作模式,并根据直流变换器的工作模式建立基于桥臂连接电感电流iL、飞跨电容电压uf1以及飞跨电容电压uf2的平均状态等效方程,其中,iL为流过桥臂连接电感的电感电流,飞跨电容电压uf1为飞跨电容Cf1的电压,飞跨电容电压uf2为飞跨电容Cf2的电压;

步骤2、根据直流变换器的工作模式下所有开关管的占空比关系,构建占空比循环变量gL、占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2,并将所构建的占空比循环变量gL、占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2代入步骤1中平均状态等效方程相对应的离散方程中,以能得到直流变换器的在当前工作模式下的占空比循环变量离散模型;

步骤3、给定约束函数参考值,利用所述给定约束函数参考值以及占空比循环变量离散模型分别构建当前k时刻电感电流约束函数 飞跨电容Cf1的当前k时刻电压约束函数k k

Jf1、飞跨电容Cf2的当前k时刻电压约束函数Jf2 ;,其中,给定约束函数参考值包括桥臂连接* *

电感的电感电流参考值iL 、飞跨电容Cf1的电压参考值uf1 以及飞跨电容Cf2的电压参考值*

uf2;

步骤4、在上述构建的当前k时刻电感电流约束函数 飞跨电容Cf1的当前k时刻电压k k

约束函数Jf1、飞跨电容Cf2的当前k时刻电压约束函数Jf2 相应的约束下,利用二分法确定占空比循环变量gL、占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2相对应的最优值;

根据所述循环变量gL、循环变量gf1以及循环变量gf2相对应的最优值,确定每个连接变换桥臂内所有开关管工作时相对应的占空比。

5.根据权利要求4所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,利用二分法确定占空比循环变量gL、占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2相对应的最优值*

时,当桥臂连接电感相对应的电感电流参考值iL大于所述桥臂连接电感的电流额定值im*

时,则令iL=im。

6.根据权利要求4所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,步骤3* *

中,飞跨电容Cf1的电压参考值uf1为 飞跨电容Cf2的电压参考值uf2 为 桥*

臂连接电感的电感电流参考值iL为其中, 为端电压u1当前k时刻的电压采样值, 为端电压u2当前k时刻的电压采样值;

*

为负载电流当前k时刻的电流采样值;u2为端电压u2的给定参考值。

7.根据权利要求4至6任一项所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,在确定每个连接变换桥臂内所有开关管相对应的占空比后,采用PWM移相180°方式调制出每个开关管相对应的驱动信号。

8.根据权利要求4至6任一项所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,还包括预设占空比调节精度Δg,所述预设占空比调节精度Δg包括基于电感的占空比调节精度ΔgL、基于飞跨电容Cf1的占空比调节精度Δgf1以及基于飞跨电容Cf2的占空比调节精度Δgf2;

在利用二分法确定占空比循环变量gL、占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2相对应的最优值时,根据预设占空比调节精度Δg能确定最优值循环运算终止条件,所述最优值循环运算终止条件为:

其中,TL为电感占空比数据集的上边界,BL为电感占空比数据集的下边界,Tf1为飞跨电容Cf1占空比数据集的上边界,Bf1为飞跨电容Cf1占空比数据集的下边界,Tf2为飞跨电容Cf2占空比数据集的上边界,Bf2为飞跨电容Cf2占空比数据集的下边界。

9.根据权利要求8所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,利用二分法确定占空比循环变量gL的最优值时,包括如下步骤:k

步骤4.1、获取电感电流当前k时刻的采样值iL ,并配置电感占空比数据集的上边界TL、电感占空比数据集的下边界BL、电感电流约束函数值JL;

步骤4.2、利用电感占空比数据集的上边界TL以及电感占空比数据集的下边界BL计算得到占空比循环变量gL,利用所述计算得到的占空比循环变量gL以及电感电流当前k时刻的采k k+1 k+1

样值iL计算电感电流k+1时刻的预测值iL ,根据电感电流k+1时刻的预测值iL 以及电感*

电流参考值iL分别计算位置关系值PL以及当前k时刻电感电流约束函数值步骤4.3、当位位置关系值PL>0时,令电感占空比数据集的上边界TL=gL,否则,令电感占空比数据集的上边界BL=gL;

k k

步骤4.4、当JL>JL时,令gLopt=gL且JL=JL,否则,直接跳转至步骤4.5;

步骤4.5、当TL‑BL<ΔgL时,则跳转至步骤4.6,否则,跳转至步骤4.2;

步骤4.6、结束。

10.根据权利要求8所述双向升降压直流变换器的工作参数配置方法,其特征是,利用二分法确定占占空比循环变量gf1以及占空比循环变量gf2相对应的最优值,包括如下步骤:k

步骤4‑1、获取飞跨电容Cf1的当前k时刻电压采样值uf1以及飞跨电容Cf2的当前k时刻电k

压采样值uf2 ,配置飞跨电容Cf1占空比数据集的上边界Tf1、飞跨电容Cf1占空比数据集的下边界Bf1、飞跨电容Cf2占空比数据集的上边界Tf2、为飞跨电容Cf2占空比数据集的下边界Bf2、飞跨电容Cf1的电压约束函数值Jf1以及飞跨电容Cf2的电压约束函数值Jf2;

步骤4‑2、利用飞跨电容Cf1占空比数据集的上边界Tf1、飞跨电容Cf1占空比数据集的下边界Bf1计算得到占空比循环变量gf1,利用所述计算得到的占空比循环变量gf1以及飞跨电k k+1

容Cf1的当前k时刻电压采样值uf1计算跨电容Cf1的k+1时刻电压预测值uf1 ,根据电容Cf1的k+1 *

k+1时刻电压预测值uf1 以及飞跨电容Cf1的电压参考值uf1分别计算位置关系值Pf1以及飞k

跨电容Cf1的当前k时刻电压约束函数值Jf1;

同时,利用飞跨电容Cf2占空比数据集的上边界Tf2、飞跨电容Cf2占空比数据集的下边界Bf2计算得到占空比循环变量gf2,利用所述计算得到的占空比循环变量gf2以及飞跨电容Cf2k k+1

的当前k时刻电压采样值uf2计算跨电容Cf2的k+1时刻电压预测值uf2 ,根据电容Cf2的k+1k+1 *

时刻电压预测值uf2 以及飞跨电容Cf2的电压参考值uf2 分别计算位置关系值Pf2以及飞跨k

电容Cf2的当前k时刻电压约束函数值Jf2;

步骤4‑3、当位置关系值Pf1>0且位置关系值Pf2>0时,令Tf1=gf1且Tf2=gf2,否则,令Bf1=gf1且Bf2=gf2;

k k k k

步骤4‑4、当Jf1>Jf1且Jf2>Jf2时,令gf1opt=gf1,Jf1=Jf1且gf2opt=gf2,Jf2=Jf2 ,否则,直接跳转到步骤4‑5;

步骤4‑5、当Tf1‑Bf1<Δgf1且Tf2‑Bf2<Δgf2时,跳转至步骤4‑6,否则,直接跳转至步骤4‑2;

步骤4‑6、结束。

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