[发明专利]一种基于交错并联Boost变换器的全占空比均流控制方法

说明书

本发明针对电容串接式交错并联Boost变换器的全占空比范围内不均流问题公开了一种基于交错并联Boost变换器的全占空比均流控制方法。该控制方法基于电容电荷平衡原理，通过调整中间储能电容充电时间与放电时间，使得电感电流大小随之改变，从而实现两相电感电流均分。该均流方法无需额外增加电流传感器，也无需加入额外控制自由量，在原电路的基础上，仅需改变其中某相电流的占空比，无需采样反馈就能实现变换器在全占空比区域内实现的电流共享，且能够保持较传统Boost变换器的二倍压特性，从而简化了电路控制，扩大了电路稳定性与应用范围，是一种高性能、低成本的解决方案。

技术领域

本发明属于电路电子领域，涉及交错并联DC-DC变换器的均流控制技术应用，尤其是在太阳能光伏发电并网变换器的技术领域。

背景技术

为了满足未来人类社会的生存和可持续发展，迫切需要对新能源进行开发利用，并进行能源结构的重心转变，以此来满足人们对能源使用的需求。太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，也是当前世界上最有发展前景的新能源技术之一。由于太阳能的低能量密度特性，所以一般要求在光伏发电系统当中，尽可能地减少电力电子交换的环节，主电路的拓扑选择尽可能简单，以提高整体系统的转换效率。首先用无隔离的DC/DC变换器装置把太阳能电池阵列的直流电压提升到逆变器并网需要的直流电压，对光伏发电系统中DC/DC变换器展开具体研究和详细分析，能进一步提高系统关键平衡设备的功率密度、效率、可靠性和电磁兼容性。

并联DC-DC变换器有许多理想的特性，与传统的变换器相比，交错并联式变换器散热效果好，纹波小，动态响应更好，效率更高，成本更低。但由于电路结构、制造工艺、元件容差、环境影响等非理想因素存在，某些模块承受的电压和电流的应力较大，损坏机率上升，可能在工作期间提前饱和引起系统的保护动作，进而导致整个并联系统不能正常工作。所以，解决并联变换器的均流问题非常重要。

为解决输入电流不均衡对变换器的影响，国内外相关研究者在并联的电源系统中对均流技术的研究通常可分为两大类：下垂控制法和有源控制法。下垂控制法基本思想是在每相输出一个模拟电阻，利用负载调节特性曲线来实现电流调整，该方法易于实现，但调节特性较差。而对于有源控制技术，基本依赖于传感器，除传感器自身误差外，还必须进行定期维护和校准。近期发展了许多无传感器的的有源控制技术，也因为其复杂的计算和高昂的设备成本较难应用。目前常用的几种均流技术及其缺点如下:

1、改变单元输出内阻法(斜率控制法、电压下垂式、输出特性斜率控制式)缺点:小电流时均流效果较差，对于电压源，内阻R应越小越好，但这种方法是靠改变内阻来实现均流，降低了电源输出的负载特性,以牺牲电流的技术指标来实现。

2、主/从控制法缺点:一旦主控单元出现故障则整个系统崩溃，且电压环工作频带宽，易受噪声干扰，而且主控单元与各从属单元之间的通讯方式复杂，可靠性仅取决于主控单元。

3、外部电路控制法缺点:每个单元需要附加一个电流控制电路，否则会降低单元的技术指标及工作稳定性，而随着并联的单元越来越多,整个均流系统也越来越复杂，不便于维护升级。

4、平均电流型自动负载均流法缺点:为了使系统在动态调节过程始终稳定,通常要限制最大调节范围，要将所有电压调节到电压捕捉范围内，如果有一个模块均流线短路，则系统无法均流。另外，单个模块限流工作异常也会引起系统不稳定，尤其是系统稳定性与负载均流瞬态响应的矛盾很难解决。

5、最大电流型自动均流法缺点:最大电流自动均流法缺点与平均电流法的缺点相似。

6、强迫均流法缺点:强迫均流极度依赖监控模块.如果监控模块失效.则无法实现均流效果。

可以看出，针对并联DC-DC变换器均流处理存在的稳定性、效率低、成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容