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专利号: 2021113984668
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:

1.三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征在于,所述直流变换器包括变换器开关主体部、与所述变换器开关主体部适配连接的电感单元组以及与所述变换器开关主体部适配连接的支撑电容组,所述变换器开关主体部包括若干可控的开关管,所述电感单元组包括与变换器开关主体部内相应开关管适配连接的电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5以及电感L6,所述支撑电容组包括支撑电容Ch1和Ch2;其特征是,所述功率均衡控制方法包括如下步骤:

步骤1、获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值 并根据所述输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值 确定输出电压闭环调节时的主占空比dPI;

步骤2、获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值 并根据支撑电容电压值Vh1、支撑电容电压给定参考值 确定支撑电容电压闭环调节时的支撑电容电压均衡占空比dV;

步骤3、通过电流传感器分别对电感L1‑L6的电流进行采样,分别得出电感L1的电流iL1、电感L2的电流iL2、电感L3的电流iL3、电感L4的电流iL4、电感L5的电流iL5以及电感L6的电流iL6;

步骤4、构建电感L1、电感L2和第一电流调节器组成的独立电流闭环,以电感L1的电流iL1为基准值、电感L2的电流iL2为系统电流反馈值,确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12;

步骤5、构建电感L1、电感L3和第二电流调节器组成的独立电流闭环,以电感L1的电流iL1为基准值、电感L3的电流iL3为系统电流反馈值,确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13;

步骤6、构建电感L4、电感L5和第三电流调节器组成的独立电流闭环,以电感L4的电流iL4为基准值、电感L5的电流iL5为系统电流反馈值,确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45;

步骤7、构建电感L4、电感L6和第三电流调节器组成的独立电流闭环,以电感L4的电流iL4为基准值、电感L6的电流iL6为系统电流反馈值,确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46;

步骤8、根据上述主占空比dPI、支撑电容电压均衡占空比dV、电流均衡控制占空比dPIB12、电流均衡控制占空比dPIB13、电流均衡控制占空比dPIB45以及电流均衡控制占空比dPIB46,配置变换器开关主体部内所有开关管的占空比;

步骤9、将步骤8计算出的所有开关管的最终占空比由DSP传送给各个开关管,控制各开关器件的导通及关断。

2.根据权利要求1所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是:所述变换器开关主体部包括开关管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、开关管Sb1 Sb2、Sb3、Sb4以及开关管Sc1、Sc2、Sc3、Sc4,其中,开关管Sa1的第一端、开关管Sb1的第一端和开关管Sc1的第一端与支撑电容Ch1的第一端连接,开关管Sa1的第二端与开关管Sa2的第一端连接,开关管Sb1的第二端与开关管Sb2的第一端连接,开关管Sc1的第二端与开关管Sc2的第一端连接,开关管Sa2的第二端与开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端连接,开关管Sa3的第二端与开关管Sa4的第一端连接,开关管Sb3的第二端与开关管Sb4的第一端连接,开关管Sc3的第二端与开关管Sc4的第一端连接,开关管Sa4的第二端、开关管Sb4的第二端、开关管Sc4的第二端与支撑电容组内支撑电容Ch2的第二端连接;

支撑电容Ch2的第一端连接支撑电容Ch1的第二端、开关管Sa2的第二端、开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端;

开关管Sa1与开关管Sa2互补导通,开关管Sa3与开关管Sa4互补导通,开关管Sa1的载波与开关管Sa4的载波相差180°;开关管Sb1与开关管Sb2互补导通,开关管Sb3与开关管Sb4互补导通,开关管Sb1的载波与开关管Sb4的载波相差180°;开关管Sc1与开关管Sc2互补导通,开关管Sc3与开关管Sc4互补导通,开关管Sc1的载波与开关管Sc4的载波相差180°;Sa1、Sb1和Sc1三个开关管交错120°导通,Sa2、Sb2和Sc2三个开关管交错120°导通,Sa3、Sb3和Sc3三个开关管交错120°导通,Sa4、Sb4和Sc4三个开关管交错120°导通。

3.根据权利要求2所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是:所述电感L1的一端与开关管Sa1的第二端以及开关管Sa2的第一端连接,电感L2的一端与开关管Sb1的第二端以及开关管Sb2的第一端连接,电感L3的一端与开关管Sc1的第二端以及开关管Sc2的第一端连接,所述电感L4的一端与开关管Sa3的第二端以及开关管Sa4的第一端连接,电感L5的一端与开关管Sb3的第二端以及开关管Sb4的第一端连接,电感L6的一端与开关管Sc3的第二端以及开关管Sc4的第一端连接;

电感L1的另一端、电感L2的另一端以及电感L3的另一端与滤波电容CL的一端连接,滤波电容CL的另一端与电感L4的另一端、电感L5的另一端以及电感L6的另一端连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是,步骤1中,在获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值后,通过对输出负载电压给定参考值 与输出负载电压Vout间的差值进行PI运算,以得到输出电压闭环调节时的主占空比dPI。

5.根据权利要求1至3任一项所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是,步骤2中,获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及所述支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值 后,通过对支撑电容电压给定参考值 与支撑电容电压值Vh1间的差值进行PI运算,以得到支撑电容电压均衡占空比DV。

6.根据权利要求5所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是:测量电感L1的电流时,配置开关管Sa1导通且开关管Sb1和开关管Sc1关断;

测量电感L2的电流时,配置开关管Sa1关断和开关管Sc1关断且开关管Sb1导通;

测量电感L3的电流时,配置开关管Sc1导通且开关管Sb1关断和开关管Sa1关断;

测量电感L4的电流时,配置开关管Sa4导通且开关管Sb4和开关管Sc4关断;

测量电感L5的电流时,配置开关管Sa4关断和开关管Sc4关断且开关管Sb4导通;

测量电感L6的电流时,配置开关管Sc4导通且开关管Sb4关断和开关管Sa4关断。

7.根据权利要求1至3任一项所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是:步骤4中,计算电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2差值,并对所述电流iL1与电流iL2的差值进行PI运算,以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12;步骤

5中,计算电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3差值,并对所述电流iL1与电流iL3的差值进行PI运算,以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13。

8.根据权利要求1至3任一项所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是:步骤6中,计算电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5差值,并对所述电流iL4与电流iL5的差值进行PI运算,以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45;步骤

7中,计算电感L4的电流iL4与电感L6的电流iL6差值,并对所述电流iL4与电流iL6的差值进行PI运算,以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空dPIB46。

9.根据权利要求2或3所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,其特征是,所述步骤8中,所述变换器开关主体部内相应开关管的占空比为:其中,D1为开关管Sa1的占空比,D2为开关管Sb1的占空比,D3为开关管Sc1的占空比,D4为开关管Sa4的占空比,D5为开关管Sb4的占空比,D6为开关管Sc4的占空比。