[发明专利]一种模块化ISOS组合系统分布式均压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化ISOS组合系统分布式均压控制方法，属于功率变换领域。

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。

多变换器模块串联组合结构可分为两类，即输入串联输出并联（Input-Series Output-Parallel,ISOP）组合系统和输入串联输出串联（Input-Series Output-Series,ISOS）组合系统，其中ISOP组合系统适用于高电压输入、低电压大电流输出应用场合，而ISOS组合系统适用于输入、输出电压都较高的场合。为了保证多变换器模块串联组合系统正常工作，必须确保系统中各个模块的均压/均流。

目前，针对ISOP组合系统的均压/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。

然而对于ISOS组合系统中各模块输入、输出均压技术的研究则相对较少。针对ISOS组合系统，美国亚利桑那州立大学的Ayyanar教授提出了一种由输出电压环、输出电流内环以及输入均压环组成的三环控制策略，其中输出电压环控制系统输出电压稳定，输入均压环通过调节各模块电流内环的给定信号来实现输入均压，同时实现输出均压。有学者还提出利用ISOS组合系统中各模块输入电压自平衡机制来保证系统正常工作，虽然控制简单，但对各模块参数一致性要求很高，且输入电压均衡度受负载电流影响较大。另外，针对由两个全桥变换器模块构成的ISOS组合系统，有学者提出了一种交换占空比的输入均压控制策略。上述均压控制策略的共同特点是各模块共用控制电路，各模块之间缺少独立性，ISOS组合系统模块化程度不高，使系统的冗余性、可靠性以及可扩展性受到影响。

发明内容

发明目的：本发明提出一种模块化ISOS组合系统分布式均压控制方法，对ISOS系统进行分布式的均压控制，使各个变换器模块各自单独控制，提高了系统的可靠性。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种模块化ISOS组合系统分布式均压控制方法，包括以下步骤：

1）对每个变换器模块的模块输入量、参考信号和系统输出量分别独立地进行计算，以判断该变换器模块是否偏离稳态工作点；

2）若模块输入量变小，则调节该变换器模块PWM信号的占空比，使该变换器模块的模块输入电流减小；

3）若模块输入量变大，则调节该变换器模块PWM信号的占空比，使该变换器模块的模块输入电压增大。

作为本发明的进一步改进，所述第1）步中对模块输入电压按照输入采样系数进行采样得到输入采样信号，该输入采样信号再与参考信号相加得到模块参考电压，然后对系统输出电压按照输出采样系数进行采样得到输出采样信号，再将该输出采样信号与模块参考电压进行比较。

作为本发明的又一种改进，所述第1）步中对模块输入电压按照输入采样系数进行采样得到输入采样信号，对系统输出电压按照输出采样系数进行采样得到输出采样信号，再对输入采样信号与输出采样信号进行求差运算得到模块求差信号，该模块求差信号再与参考信号进行比较。

作为本发明的第三种改进，所述第1）步中对每个模块加入输出电压校正环节以减小系统输出电压调整率，即对模块输入电压按照输入采样系数进行采样得到输入采样信号，对系统输出电压按照输出采样系数进行采样得到输出采样信号，将系统输出采样信号减去参考信号后再进行采样得到输出电压校正信号，然后输入采样信号与参考信号相加再与输出电压校正信号比较，得到模块参考电压，最后再将该输出采样信号与模块参考电压进行比较。

作为本发明的第四种改进，所述第1）步中对模块输入电压按照输入采样系数进行采样得到输入采样信号，对系统输出电压按照输出采样系数进行采样得到输出采样信号，将输出采样信号减去参考信号后再进行采样得到系统输出电压校正信号，对输入采样信号与输出采样信号进行求差运算得到模块求差信号，该模块求差信号与校正信号叠加后再与参考信号进行比较。

有益效果：本发明提出的一种模块化ISOS组合系统分布式均压控制方法，将控制电路分布到各个模块中，使各变换器模块的功率电路和控制电路完全相同且可独立工作，此外，各个变换器模块的均压控制没有任何联系，真正实现组合系统的模块化设计，具有很高的系统冗余性、可靠性以及可扩展性。

附图说明