[发明专利]一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质

说明书

本发明的目的是提供一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质，采用扩展移相优化DAB模块的传输特性，提升直流变压器的效率，通过分散控制优化DAB模块间的功率均衡效果，整体上改进直流变压器的性能。采用该控制策略，可以灵活调节DAB模块的传输特性，并实现DAB模块间控制系统无互联，提升对直流变压器输出电压的控制精度，兼顾了直流变压器的模块内高效运行和模块间功率均衡。

技术领域

本发明属于中低压直流配网用DC/DC变换器控制与调制领域，特别涉及一种一种直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质。

背景技术

随着上世纪能源危机的爆发，环境污染和能源短缺问题不断加剧，光伏、风电等分布式发电持续发展，而大部分分布式电源所产生电能均为直流电。同时，在信息时代不断发展的情况下，大规模负载如数据中心、网络中心等直流负载的数量以及占据的比例不断上升；在电动汽车技术不断发展的趋势下，充电桩的安装也将极大提高直流电的需求。传统交流配电网在为直流负荷供电时需要大量环流环节，当采用了直流配电网供电时，这些环节均可以省去，节省体积以，降低损耗。而在中压直流配电网中，中压到低压的DC/DC变换器是其中最重要的一环，承担起稳定母线电压、功率传输、潮流控制等功能。与传统变压器相比，DC/DC变换器有如下特点：1)可实现直流电路联网，且有利于分布式能源接入；2)体积小、便于运输安装；3)控制及稳定性好，可通过不同的控制策略使系统运行在不同的需求下。

为了实现应用于中低压配电网用DC/DC变换器，现有的研究主要采用基于双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)拓扑的输入串联输出并联(Input Series OutputParallel，ISOP)多变换器级联结构，ISOP结构可以使各DAB模块分担中压侧的高电压和低压侧的大电流，非常适合直流配电网的中低压直流变换场景。同时ISOP型直流变压器采用模块化设计，可以根据实际需求对DAB模块进行替换和扩展，在设计时具有较高的灵活性，DAB模块结构简单、控制简单，且可以实现功率双向流动和部分器件的软开关，在直流变压器的应用中呈现出了优良的性能。

目前ISOP型直流变压器在中低压直流配电网中应用广泛，但相比于交流变压器99％以上的效率，直流变压器的效率较低，一般为95％～98.5％，作为直流配电网中需要长时间通过大功率的换流设备，其运行效率直接影响着配电网的经济性。同时DAB模块数量较多时，各模块间的功率均衡难度越大，特别是随着设备老化，各模块参数不一致时，功率均衡难度进一步增加。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于扩展移相(Extended Phase Shift,EPS)和分散控制的直流变压器控制策略、装置、设备和存储介质，采用扩展移相优化DAB模块的传输特性，提升直流变压器的效率，通过分散控制优化DAB模块间的功率均衡效果，整体上改进直流变压器的性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于扩展移相和分散控制的直流变压器控制策略，包括以下步骤：

测量DAB模块的输入电压和输出电压，根据DAB模块的输入电压和输出电压和直流变压器的变比计算电压转换率；

根据直流变压器的输出电压参考信号、DAB模块的输出电压和分散系数，计算PI控制器的输出，PI控制器的输出用于控制直流变压器的输出电压；

根据DAB模块的开关频率、功率电感、直流变压器的变比、DAB模块的输入电压和DAB模块的输出电压计算DAB模块的最大传输功率；

根据DAB模块的输出电压、输出电流和最大传输功率计算当前的传输功率标幺值p₀^*；

根据电压转换率计算传输功率临界点p_c，判断p₀^*≤p_c是否成立：