[发明专利]一种串入串出型直流变换器的功率回流优化方法

说明书

本发明公开了一种串入串出型直流变换器的功率回流优化方法，该方法针对串入串出型直流变换器的拓扑结构固有特点，通过对变换器一次侧相互串联的N个全桥逆变器的调制波初始相位进行等分平移，使各全桥在串联侧产生的除2N次整数倍以外的所有偶数次环流激励电压相互抵消，从而减小了直流变换器的总体功率回流。本发明方法实施步骤简单，无需增加任何硬件设备或附加控制环节，具有实际的工程价值。

技术领域

本发明涉及一种串入串出型直流变换器的功率回流优化方法，应用于输入串联输出串联组合型直流变换器，属于直流变换技术领域。

背景技术

双向全桥直流变换器具有在维持变换器两端电压极性不变的情况下实现能量的双向流动的功能，相对于传统的单向直流变换器，减少了器件数量和总体成本，降低了变换器的体积、重量和占地面积，提高了系统功率因数。因此，在直流电机驱动、直流互联和新能源并网等需要进行能量双向流动的场合，双向全桥直流变换器正得到广泛使用。

为匹配不同电压等级的高压直流母线，避免多个功率器件直接串联引起的均压问题，提高系统的标准度和集成度，可将各双向全桥直流变换器的输入端和输出端进行相互串联组合形成串入串出型直流变换器。

双向全桥直流变换器的传统控制方式是一二次侧之间的移相控制，即通过控制一二次侧两个全桥变换器的驱动信号之间的移相角，从而实现功率控制。这种控制方式容易实现软开关、系统惯性小、动态响应快，但在输入输出电压幅值不匹配时，容易导致变换器的回流功率和电流应力增大，降低了系统功率因数，增加了变换器损耗。因此将双向全桥直流变换器进行串联组合形成的串入串出型直流变换器同样存在功率回流问题。

为克服传统移相控制的缺点，一大批新型控制方式，诸如拓展移相(ExtendedPhase Shift,EPS)、二重移相(Dual Phase Shift,DPS)和三重移相(Triple Phase Shift,TPS)等先后被提出。虽然这些方法都在一定程度上降低了系统回流功率，但往往需要增加复杂的控制环节，必须多种工作模态进行复杂的分析，具体执行难度较大。况且这些方法均针对单模块双向全桥直流变换器进行设计，未考虑到串入串出型直流变换器固有的结构特点。

因此，针对串入串出型直流变换器固有特点，设计专用的功率回流优化方法具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种串入串出型直流变换器的功率回流优化方法，大大减小了使用传统移相方法情况下的功率回流。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种串入串出型直流变换器的功率回流优化方法，所述串入串出型直流变换器包括N个双向全桥直流变换器模块，每个双向全桥直流变换器模块均包括一个全桥逆变器、一个全桥整流器和一个交流变压器；所述功率回流优化方法包括如下步骤：

步骤1，采用串入串出型直流变换器的传统移相控制方法，即通过输出直流总电压外环进行直流变压与功率传输，通过各双向全桥直流变换器模块输入电压内环控制输入均压与输出均压，使得串入串出型直流变换器一次侧N个全桥逆变器调制信号的初始相位相同；

步骤2，将串入串出型直流变换器一次侧串联的N个全桥逆变器调制信号的初始相位进行等分平移，使得各全桥逆变器在串联侧产生的除2N次整数倍以外的所有偶数次环流激励电压相互抵消；所述等分平移的具体操作如下：

(1)对第一个双向全桥直流变换器模块的初始相位不进行移相，则等分平移后第一个双向全桥直流变换器模块的相位为

(2)对第二个双向全桥直流变换器模块的初始相位，相对滞后移相则等分平移后第二个双向全桥直流变换器模块的相位为

(3)对第三个双向全桥直流变换器模块的初始相位，相对滞后移相则等分平移后第三个双向全桥直流变换器模块的相位为