[发明专利]用于多模块并联组合DC‑DC变换器的均流控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，涉及DC-DC变换器领域的三个及以上模块输入并联输出并联的相关技术，尤其涉及DC-DC变换器的无电流互感器的并联均流技术。

背景技术

随着科学技术的发展，大容量电源系统得到越来越广泛的应用，这对DC-DC变换器的电压电流等级、容量、功率密度提出了越来越高的要求。DC-DC变换器输入并联输出并联，能提高整个组合变换器的功率等级，同时单个DC-DC变换器中的变压器容量、开关管的电流应力仍处于较小的值，保证了变换器的小型轻量化和高效率、高功率密度。另外，各个变换器间采用交错并联控制，减少了输入和输出电流纹波，从而减小了滤波电容的容量和体积。

但是，由于元件容差、环境变化等因素的影响，组合变换器中各模块的元件参数不可避免地会存在差异，这将导致模块间的电流不均衡，使开关器件承担不同的电流应力和热应力，从而缩短了开关器件的寿命，降低了整个变换器的效率和可靠性。因此，模块间均流成为输入并联输出并联组合变换器的重要研究方向之一。

目前，输入并联输出并联组合变换器的均流技术主要有下垂法和有源均流法两大类。下垂法通过改变每个模块的输出阻抗来实现模块间均流，主要适用于小功率场合。有源均流法需要电流检测单元对每个模块进行电流采样，控制系统较为复杂，成本较高，且均流母线对噪声的敏感度很高，影响均流效果。

总之，现有的输入并联输出并联组合变换器的均流技术不能满足目前的大容量电源系统的需要，亟需一种新型的用于多模块DC-DC变换器并联的均流控制系统及方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种用于多模块并联组合DC-DC变换器的无电流传感器均流控制系统及控制方法，本发明不需要电流检测单元对各模块电流进行采样就能够实现三个及以上并联模块间的均流。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

用于多模块并联组合DC-DC变换器的均流控制系统，包括输入端并联且输出端并联的至少三个DC-DC变换器模块，其特征是，在电压环闭环调制下，并联的DC-DC变换器模块的输出电压与参考电压之间的差值送至电压调节器，电压调节器根据扰动调节DC-DC变换器的移相占空比并将该信号送至参数估算模块，参数估算模块根据DC-DC变换器模块移相占空比的变化量得到与输出电流相关的参数并对由与输出电流相关的参数形成的方程组进行求解并将求解结果传送至输出电流估算模块；输出电流估算模块根据求解结果及DC-DC变换器模块的移相占空比进行输出电流估算并将估算结果传送至均流环控制模块，均流环控制模块对估算结果及共同占空比D进行均流处理得到调整后的各个DC-DC变换器模块的移相占空比，实现DC-DC变换器模块的输出均流。

进一步的，电压检测电路用于检测并联的DC-DC变换器模块的输出电压。

进一步的，所述至少三个DC-DC变换器模块的电路结构相同，均包括依次相连的第一全桥桥式电路、高频隔离变压器和第二全桥桥式电路，高频隔离变压器带有折算到原边的漏感，DC-DC变换器模块的输入端及输出端分别并联有电容。

基于上述的用于多模块并联组合DC-DC变换器的均流控制系统，本申请还公开了对应的用于多模块并联组合DC-DC变换器的均流控制方法，包括：

首先采用共同占空比控制每个DC-DC变换器模块，即每个DC-DC变换器模块的移相占空比相同，均为电压环调节器的输出；

在共同占空比控制下每个DC-DC变换器模块输出稳定后，依次将每个DC-DC变换器模块的移相占空比减去一个恒定偏置量，同时保持电压环闭环控制，系统稳定后，计算其余模块的移相占空比的增加量，得到表示各模块与输出电流相关的参数X₁、X₂、…、X_i、…、X_n之间的关系的方程组；

对上述方程组进行求解，令h_i＝k_i·d_i·(1-d_i)，h₁,h₂,…,h_i,…,h_n的平均值即为均流环的参考值h_ref，将均流环的参考值h_ref分别与h₁,h₂,…,h_i,…,h_n相减，产生电流误差信号，电流误差信号通过均流环，得到各个模块的移相占空比的调整信号Δd_i。