本發明專利技術涉及一種用于多模塊DC-DC變換器的功率均分控制方法，特別涉及一種用于輸入串聯輸出串聯的隔離式DC-DC變換器的功率均分控制方法，屬于電力電子技術領域。采用輸出電壓和輸出電流雙閉環控制，通過占空比重新分配的方式產生各個模塊的PWM信號，達到各模塊的輸出電壓均分，從而實現每個模塊功率均分。本發明專利技術控制方法簡單，所用傳感器的數量少，同時也降低對傳感器要求，減少了生產成本，具有冗余投切的功能，可以提高整個系統的可靠性和穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于多模塊DC-DC變換器的功率均分控制方法，特別涉及一種用于輸入串聯輸出串聯的隔離式DC-DC變換器的功率均分控制方法，屬于電力電子
技術介紹
對于用在高壓輸入場合的直流電源，功率器件所承受的高壓問題仍然是一個挑戰，因為能夠承受如此高電壓的功率器件是十分有限的，而且成本非常高。因此，通過選擇正確的拓撲結構來降低功率器件所承受的電壓是十分必要的。通過輸入串聯輸出并聯或者輸入串聯輸出串聯把隔離式DC-DC變換器模塊組合起來，該組合可以適用于高壓輸入場合。其中輸入串聯輸出串聯DC-DC變換器特別適用于輸入輸出電壓均較高且輸入且輸出需要電磁隔離的供電場合，該變換器具有以下的優點(1)各個變換器模塊均分承擔原來的輸入、輸出電壓，從而可以選用電壓應力較低的開關管，而低壓開關管的導通電阻較小，從而獲得較高的工作效率；(2)可以用耐壓較低的MOSFET來代替耐壓能力高和開關頻率較低的IGBT，因此變換器的開關頻率可以提升，提高了變換器的功率密度；(3)整個系統由標準模塊組成，增加了系統的冗余性和可靠性，同時采用模塊化組合降低了生產周期和成本；為了保證變換器正常工作，必須保證各個模塊均分總的輸入電壓和輸出電壓，否則各模塊間將出現功率不均，輸出功率大的模塊會因為過熱等問題降低系統的可靠性。因此，實現各模塊的功率均分是需要解決的關鍵問題。針對輸入串聯輸出串聯隔離式DC-DC變換器的控制，IEEE Applied PowerElectronics Conference and Exposition 2004 年發表 T “Input-series and output-seriesconnected modular DC-DC converters with active input voltage and output voltagesharing"(輸入串聯輸出串聯DC-DC變換器動態輸入輸出電壓均分)一文提出了一種實現功率均分的方法。對于每個模塊，該方法由輸出電壓環、輸出電流內環以及每個模塊輸入均壓環構成，為三閉環控制策略。輸入均壓環的引入通過采樣每個模塊的瞬時輸入電壓，把所有模塊的輸入電壓取平均值作為每個模塊輸入均壓環的給定值，同其他給定值選取方法相比可以最大程度的降低各變換器模塊間和一個模塊內不同控制回路的交叉影響，這種三閉環控制方法通過控制輸入均壓從而實現輸出均壓，從而保證各模塊功率均分。然而，這種方法存在以下不足之處(1)系統控制方法采用三閉環控制方式，控制方法復雜；(2)由于既要采樣輸入電壓，又要采樣輸出電壓，因此需要大量的電壓傳感器，成本大大增加
技術實現思路
本專利技術為了克服現有控制方法的不足，提出了一種用于多模塊DC-DC變換器的功率均分控制方法。本專利技術是通過以下技術方案實現的。本專利技術的一種用于多模塊DC-DC變換器的功率均分控制方法，采用輸出電壓和輸出電流雙閉環控制，通過占空比重新分配的方式產生各個模塊的PWM信號，達到各模塊的輸出電壓均分，從而實現每個模塊功率均分。由于占空比是一個開關周期內開關管通態時間所占的比率，在數值上等于調制波幅值與載波幅值的比值，因此所述占空比重新分配也即調制波的重新分配。所述多模塊DC-DC變換器的主電路由η個相同的隔離式DC-DC變換器模塊通過輸入端串聯、輸出端串聯的形式構成，其中η為2或者2以上的數字，每個模塊的輸出回路上串接有電感，變換器可以是正激、反激、全橋、半橋、推挽或者推挽正激結構的高頻隔離式 DC-DC變換器。本專利技術的功率均分控制方法，其步驟為1)確定每個模塊的輸出電壓給定，具體為設定每個模塊的輸出電壓給定為主電路輸出電壓給定vMf的丄，也即丄Vre/ ；ηη2)對每個模塊的輸出電壓和輸出電感電流進行采樣，采樣結果記為每個模塊的輸出電壓分別為V。” Voj,…，ν。η，每個模塊的輸出電壓經過采樣后得到的值分別為 Vofl, ···, Vofj,…，v。fn，每個模塊輸出電感電流分別為im，···, iLfJ,…，iWn，每個模塊輸出電感電流經過采樣后得到的值分別為ifl，···，、，…，ifn，也即其中模塊j的輸出電壓為V…經過采樣后得到的值為v。fp輸出電感電流為im，經過采樣后得到的值為、，其中 1彡j彡η ；3)確定每個模塊電流環的給定，其中確定模塊j電流環給定的具體方法為將模塊j的輸出電壓采樣結果Vrfj與模塊j的輸出電壓給定|vre/進行比較，并經過電壓環調節器&。補償以后輸出的作為模塊j電流環的給定；4)確定每個模塊電流環的輸出值，其中確定模塊j電流環的輸出值的具體方法為將模塊j的輸出電感電流采樣結果ifj與模塊j電流環給定Ufj進行比較，并經電流環調節器Gitj補償且經過限幅后輸出的值為i。utj ；5)將通過步驟4)得到的每個模塊電流環的輸出值i。utl，…，i0UtJ,…，i。utn進行(1η重新分配，其中模塊j重新分配后的輸出為=^-(Lhun -iOUtj)，其中1彡j彡η ；η —Y /=ι6)將步驟幻得到的每個模塊電流環的輸出值進行重新分配后的輸出作為調制波與載波進行比較，由比較產生的PWM控制信號控制每個模塊中開關管的通斷。當上述含有η個DC-DC變換器的主電路中任一模塊k失效時，將該模塊從系統中移除，即整個系統由n-1個模塊進行工作，正常工作的n-1個模塊的輸出電壓給定由原先的|vre/變為^T vre/，采用占空比重新分配的控制方法，即對于正常工作的任一模塊j電流環ι k-\η的輸出值重新分配后的輸出為〖_乙+Σ乙-U)，將其作為調制波與載波進行比較，由比較產生的PWM控制信號控制模塊j開關管的通斷。當上述含有η個DC-DC變換器的主電路中新投入一個模塊加入工作時，整個系統由η+1個模塊進行工作，其中任一模塊j的輸出電壓給定由|vre/變為▲ vre/，采用占空比重新分配的控制方法，即對于正常工作的任一模塊j電流環的輸出值重新分配后的輸出為ι n+\Lut3=^CLLn-U)，將其作為調制波與載波進行比較，由比較產生的PWM控制信號控制模塊j開關管的通斷。整個系統采用這種占空比重新分配的控制方法，達到輸入輸出電壓均分的目的， 從而實現每個模塊功率均分，即使在任意模塊投切的情況下系統仍能正常運行，保證了高頻電源能夠安全穩定有效地工作。有益效果本專利技術相對于現有技術，采用電壓、電流雙閉環的控制方式，控制方法簡單；僅需對各個模塊的輸出電壓、輸出電流進行采樣，減少了所用傳感器的數量，同時也降低對傳感器要求，減少了生產成本；具有冗余投切的功能，可以提高整個系統的可靠性和穩定性。附圖說明圖1本專利技術實施例的多模塊DC-DC變換器主電路連接示意圖；圖1中，η為主電路所包含的變換器模塊數；Vin表示總的輸入直流電壓；Sp iV·· Sn為各模塊與輸入分壓電容并聯的開關；cdl、Cd2…Cdn為輸入分壓電容；v。dl、Vcd2-Vcdn為各模塊輸入電壓；iinl、iin2…iinn為各模塊輸入電流；ν。為輸出總電壓；i。為輸出總電流；&、 ν。Ζ··ν。η為各模塊輸出電壓；S' ^ S' ^S' n為各模塊與輸出端濾波電容并聯的開關； iLfl>、2…、η為各模塊濾波電感電流；Lfl、LyL本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種用于多模塊ＤＣ－ＤＣ變換器的功率均分控制方法，其中多模塊ＤＣ－ＤＣ變換器的主電路由ｎ個相同的隔離式ＤＣ－ＤＣ變換器模塊通過輸入端串聯、輸出端串聯的形式構成，其中ｎ為２或者２以上的數字，每個模塊的輸出回路上串接有電感，所述ｎ個變換器模塊為相同的正激、反激、全橋、半橋、推挽或者推挽正激結構的高頻隔離式ＤＣ－ＤＣ變換器，其特征在于方法的步驟為：１）確定每個模塊的輸出電壓給定；２）對每個模塊的輸出電壓和輸出電感電流進行采樣，并記錄采樣結果，將每個模塊的輸出電壓分別記為ｖｏ１，…，ｖｏｊ，…，ｖｏｎ，將每個模塊的輸出電壓采樣分別記為ｖｏｆ１，…，ｖｏｆｊ，…，ｖｏｆｎ，將每個模塊輸出電感電流分別記為ｉＬｆ１，…，ｉＬｆｊ，…，ｉＬｆｎ，將每個模塊輸出電感電流采樣分別記為ｉｆ１，…，ｉｆｊ，…，ｉｆｎ，也即其中模塊ｊ的輸出電壓為ｖｏｊ，輸出電壓采樣為ｖｏｆｊ，輸出電感電流為ｉＬｆｊ，輸出電感電流采樣為ｉｆｊ，ｊ的范圍為１≤ｊ≤ｎ；３）確定每個模塊電流環的給定；４）確定每個模塊電流環的輸出值；５）將通過步驟４）得到的每個模塊電流環的輸出值ｉｏｕｔ１，…，ｉｏｕｔｊ，…，ｉｏｕｔｎ進行重新分配；６）將步驟５）得到的每個模塊電流環的輸出值進行重新分配后的輸出作為調制波與載波進行比較，由比較產生的ＰＷＭ控制信號控制每個模塊中開關管的通斷。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：沙德尚，鄧凱，郭志強，廖曉鐘，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：11
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