一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相變量組合優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流變換器，特別涉及一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相變量組 合優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為智能電網(wǎng)儲能系統(tǒng)必要的能量緩沖環(huán)節(jié)，儲能系統(tǒng)獲得廣泛的應(yīng)用。例如蓄 電池、飛輪和超級電容器等儲能單元通過雙向直流變換器功率界面提供能量緩沖，達到改 善電能質(zhì)量和提高能量利用率的目的。雙向直流變換器的效率優(yōu)化是儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 之一。特別是考慮到超級電容器和儲能電池的放電深度，變流器將工作于較寬的電壓和功 率范圍。考慮到實際工作的功率范圍極寬，因此全橋變換器工作于極寬的電壓和功率范圍， 導(dǎo)致丟失軟開關(guān)特性、產(chǎn)生明顯的無功功率和環(huán)流，降低功率變換效率。
[0003] 考慮到傳統(tǒng)移相控制只有一個控制變量，無法實現(xiàn)全電壓和功率范圍內(nèi)的效率優(yōu) 化，因此必須增加控制變量，例如采用兩個移相變量。而采用雙移相控制時必須充分考慮死 區(qū)、器件通態(tài)壓降、電路寄生阻抗、RC吸收電路、及磁性元件氣隙等非理想因素。實驗測量 發(fā)現(xiàn)，基于雙移相調(diào)制的雙向全橋直流變換器的實際輸出功率以及各工作模式分布等與理 論分析結(jié)果差異較大，而且采用雙移相調(diào)制策略時，因雙向變流器換流暫態(tài)引起的移相角 漂移、能量死區(qū)以及直流偏磁問題，會隨著引入新的移相和脈寬調(diào)制變量變得更加復(fù)雜。目 前基于雙移相調(diào)制的功率流模型都是理想模型，忽略了器件特性及開關(guān)暫態(tài)過程，造成變 流器實驗測量效率遠低于理論分析，因此必須在不同時間尺度下建立基于雙移相調(diào)制策略 的功率流模型，必須考慮到非理想因素、換流暫態(tài)過程、各種變流器工況和雙調(diào)制策略多種 變量組合的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相 變量組合優(yōu)化方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相變量組合優(yōu)化方法，所述直流變壓器為雙向全 橋直流變換器，所述優(yōu)化方法包括以下步驟： (1) 將雙向全橋直流變換器的八個開關(guān)管Q11~Q14及Q21~Q24的驅(qū)動脈沖均設(shè)置 為頻率相同、占空比為50%的方波；設(shè)置變壓器原邊連接的第一全橋變換器B1中的開關(guān)管 Q11、Q13分別與Q12、Q14的驅(qū)動脈沖互補，變壓器副邊連接的第二全橋變換器B2的開關(guān)管 Q21、Q23分別與Q22、Q24的驅(qū)動脈沖互補；同一橋臂上下管器件設(shè)置死區(qū)，定義死區(qū)時間占 半個導(dǎo)通周期的比例為M，M的范圍是[0, 0.1]; (2) 采用雙移相調(diào)制，變壓器副邊側(cè)器件相對于原邊側(cè)器件的移相系數(shù)設(shè)置為D2,其 范圍是[0，1];變壓器同側(cè)器件橋臂間的移相系數(shù)設(shè)置為D1，其范圍是[0，1]; ⑶定義輸出功率參考表達式為：足=牝!+， |，其中VT1表示變壓 器原邊電壓，VT2表示折算到原邊的變壓器副邊電壓； (4) 定義變壓器原、副邊器件導(dǎo)通壓降相對于原邊電壓的系數(shù)分別為kl 和k2,建立雙移相調(diào)制各工作模式下考慮死區(qū)及器件導(dǎo)通壓降因素的精確功 率流模型，雙移相模式下雙向全橋直流變換器的精確功率流模型的標么值是：
【主權(quán)項】
1. 一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相變量組合優(yōu)化方法，所述直流變壓器為雙向 全橋直流變換器，其特征在于，所述優(yōu)化方法包括以下步驟： (1) 將雙向全橋直流變換器的八個開關(guān)管Qll~Q14及Q21~Q24的驅(qū)動脈沖均設(shè)置 為頻率相同、占空比為50%的方波；設(shè)置變壓器原邊連接的第一全橋變換器Bl中的開關(guān)管 Q11、Q13分別與Q12、Q14的驅(qū)動脈沖互補，變壓器副邊連接的第二全橋變換器B2的開關(guān)管 Q21、Q23分別與Q22、Q24的驅(qū)動脈沖互補；同一橋臂上下管器件設(shè)置死區(qū)，定義死區(qū)時間占 半個導(dǎo)通周期的比例為M，M的范圍是[0, 0.1]; (2) 采用雙移相調(diào)制，變壓器副邊側(cè)器件相對于原邊側(cè)器件的移相系數(shù)設(shè)置為D2,其 范圍是[〇，1];變壓器同側(cè)器件橋臂間的移相系數(shù)設(shè)置為D1，其范圍是[0，1]; (3) 定義輸出功率參考表達式為：
I，其中VTl表示變壓 器原邊電壓，VT2表示折算到原邊的變壓器副邊電壓； (4) 定義變壓器原、副邊器件導(dǎo)通壓降相對于原邊電壓的系數(shù)分別為kl 和k2,建立雙移相調(diào)制各工作模式下考慮死區(qū)及器件導(dǎo)通壓降因素的精確功 率流模型，雙移相模式下雙向全橋直流變換器的精確功率流模型的標么值是：
設(shè)置該輸出功率模型為優(yōu)化約束條件； (5) 設(shè)置最小電感電流有效值為優(yōu)化目標方程求解獲取最優(yōu)變量組合； (6) 將最優(yōu)變量組合列成表格供實時優(yōu)化查表用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙移相調(diào)制直流變換器的移相變量組合優(yōu)化方法，在直流變換器同一橋臂上下管器件設(shè)置死區(qū)，采用雙移相調(diào)制，分別設(shè)置變壓器副邊側(cè)器件相對于原邊側(cè)器件、以及變壓器同側(cè)器件橋臂間的移相系數(shù)，建立雙移相調(diào)制各工作模式下考慮死區(qū)及器件導(dǎo)通壓降因素的精確功率流模型，設(shè)置最小電感電流有效值為優(yōu)化目標方程求解獲取最優(yōu)變量組合；本發(fā)明建立考慮死區(qū)及管壓降影響的精確功率流數(shù)學(xué)模型，然后基于最小電感電流有效值原則確定最優(yōu)變量組合。該方法能克服死區(qū)及器件導(dǎo)通壓降對輸出功率的影響，優(yōu)化結(jié)果能直接用于控制，再無需死區(qū)補償操作，能精確控制輸出功率并提高變換器效率。
【IPC分類】H02M3-335
【公開號】CN104868740
【申請?zhí)枴緾N201510246582
【發(fā)明人】文輝清
【申請人】西交利物浦大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月15日