[发明专利]一种输入串联输出并联组合变换器的均压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于输出电压上翘特性的输入串联输出并联型组合变换器无互联均压控制方法，属于直流电压变换领域。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，电力电子装置向着高频化、模块化和集成化的方向发展，将多个标准化变换器模块通过串并联组合方式构成满足不同需求的各种电力电子装置是电力电子系统集成技术的一个研究热点。输入串联输出并联（Input-Series Output-parallel，ISOP）组合变换器作为多模块串并联组合变换器的一种，十分适用于高电压输入、低电压大电流输出应用场合，如轨道交通等行业。

对于ISOP组合变换器来说，其关键问题是保证各个模块在输入侧均压和输出侧均流。目前，针对ISOP组合变换器的均压/均流技术研究已得到了广泛关注。ISOP组合变换器的均压/均流方案有两类：一是通过对变换器拓扑结构和连接方式的改变，在控制上不需要专门的均压环节即可实现各模块自然均压/均流；二是通过加入均压控制环来实现。

第一类自然均压/均流方案，大多采用相同占空比控制策略，该类方案的优点是控制简单，无需专门的均压环节，其不足是没有从模块化角度出发，即针对的是模块化程度不高的变换器，如共用变压器、输出滤波电感和控制环节等。

通过加入均压控制环则可较好的解决自然均压/均流方案存在的问题，但不足之处是各模块仍然共用控制环节，系统可扩展性较差，离真正采用标准化模块直接进行组合还有一定距离。

另外，有学者提出了将控制环节分布到相应功率电路中的方案。这些方案中各变换器模块的功率和控制电路完全相同，模块化程度高，且仅依靠模块之间的控制互联线进行电压或电流信息交换就可实现模块间均衡工作。模块之间的控制互联线是保障系统正常工作的关键。当控制互联线出现故障或受到干扰时，会影响整个系统性能，甚至导致其瘫痪，这在一定程度上降低了系统可靠性。

发明内容

发明目的：提出一种基于输出电压上翘特性的ISOP组合变换器无互联均压控制策略，使ISOP组合变换器各模块控制之间无任何联系，更好地实现模块化设计，提高系统的可靠性。

技术方案：本发明通过如下技术手段加以实现：

一种输入串联输出并联组合变换器的均压控制方法，包括如下步骤：

1）采集组合变换器中每个子模块的输入电压v_ini(i=1,2,...,N)及变换器的总输出电压V_o的采样信号v_of；

2）设置参考信号V_ref；

3）将参考信号V_ref加入输入电压v_ini中得到各个模块的参考信号v_refi(i=1,2,...,N)，或者将总输出电压V_o的采样信号v_of与输入电压v_ini(i=1,2,...,N)进行相减，得到调整后的各个模块输出电压信号v_ofi(i=1,2,...,N)；

4）将v_refi与v_of进行比较或者将v_ofi与V_ref进行比较，并将比较结果通过输出电压调节器产生PWM波驱动开关器件。

步骤1中的每个子模块的输入电压v_ini可替换成每个子模块的输出电流i_oi(i=1,2,...,N)。

在步骤3中，用参考信号V_ref与输出电压V_o的采样信号v_of进行比较，其比较结果经输出电压校正调节器放大后再加入到参考信号V_ref中。

采样各个模块的输出滤波电感电流，将输出电压调节器产生的调节信号与输出滤波电感电流采样信号进行比较，通过输出滤波电感电流调节器，产生PWM波驱动开关器件。

有益效果：本发明中与现有技术相比，其各个模块在仅根据自身输入、输出信息，而不存在任何相互间信息交换的条件下，实现完全独立、对等的控制，真正实现模块化设计，具有很高的系统可靠性。此外，每个模块可以单独设计控制环路参数，方便参数设计。

附图说明

图1为本发明均压控制策略框图；

图2为本发明另一种均压控制策略框图；

图3为本发明第三种均压控制策略框图；

图4为本发明第四种均压控制策略框图；