[发明专利]一种有源桥式三端口变换器拓扑及其控制方法

说明书

本发明提供一种有源桥式三端口变换器拓扑及其控制方法，其中DAB以H桥为基本模块，通过高频变压器及电感实现不同H桥的连接组合，构成不同的DAB。任意两个端口通过一个DAB连接，实现三个端口之间的相互功率传输，且任意两个端口之间的DAB相互独立，不共用多绕组变压器。本发明的系统结构更简单，集成度更高，成本更低，基于独立DAB移相控制，可实现任意两个端口与第三个端口之间的控制解耦，功率流管理调节更方便，控制算法更简单，适用性更强。

技术领域

本发明涉及电力电子技术、直流微电网技术，特别涉及一种新型有源桥式三端口变换器拓扑及其控制方法。

背景技术

随着直流微电网技术的发展，分布式电源、储能装置、直流负荷的协调控制成为近年来研究的热点。双向DC-DC变换器有效解决了各个端口之间相互功率传输的问题，DAB变换器具有电气隔离、结构对称、控制简单、易于模块化等优势，成为双向DC-DC变换器的理想选择之一。为实现三个端口之间相互功率传输，最简单的解决方案是在两两端口之间采用独立DAB进行连接，虽然独立DAB控制算法简单，但系统中变换器数量增多，结构复杂，成本较高。为了解决采用三个独立DAB带来的系统结构复杂，集成度差、成本较高的缺陷，基于DAB原理的共用绕组有源桥式三端口变换器以其结构简单、集成度高、成本较低的优势受到了广泛关注，但是由于三个端口共用同一个高频变压器绕组，之间具有极强的耦合作用，带来了功率流管理调节难度大，控制算法复杂、使用场景受限的技术难题，尤其是任意两个端口之间的功率传输控制十分困难。

发明内容

本发明提供一种有源桥式三端口变换器拓扑及其控制方法，来解决三端口之间相互功率传输时，采用独立的三个DAB，使独立控制算法简单，但系统结构复杂、集成度差、成本较高的问题；以及，解决采用共用绕组有源桥三端口变换器，各个端口之间耦合作用强、功率流管理调节难度大，控制算法复杂、使用场景受限的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种有源桥式三端口变换器拓扑，包含：

三个端口，即端口U₁、端口U₂、端口U₃；每两个端口通过一个DAB连接，实现三个端口之间的相互功率传输：

端口U₁与端口U₂通过DAB₁₂包含的H桥H1、电感L₁₂、高频变压器T₁₂、H桥H2连接；

端口U₁与端口U₃通过DAB₁₃包含的H桥H1、电感L₁₃、高频变压器T₁₃、H桥H3_1连接；

端口U₂与端口U₃通过DAB₂₃包含的H桥H2、电感L₂₃、高频变压器T₂₃、H桥H3_2连接。

可选地，所述端口，用于连接有源装置或负荷；

所述H桥，用于实现逆变整流功能；

所述电感及高频变压器，用于实现电气隔离、DAB原副边电压等级的变换及能量传输功能。

可选地，任意两个端口之间的DAB相互独立，不共用多绕组变压器。

本发明的另一个技术方案在于提供一种有源桥式三端口变换器拓扑的控制方法，适用于上述任意一种有源桥式三端口变换器拓扑：