[发明专利]微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换技术领域，涉及分布式发电供能系统，特别涉及一种微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法。

背景技术

随着煤炭、石油和天然气等不可再生资源的逐渐枯竭，世界范围内对风能、太阳能和生物质能等绿色可再生能源的充分利用已提上了日程。对现有的大电网系统来说，需要“消纳”这些可再生能源产生的电能，学者们已经提出了分布式发电方式。将分布式电源配置在负荷附近，对可再生能源“现产现消”，减轻了大电网的负荷压力。

为了能够消除可再生能源间歇性特点带来的供电不稳定性，需要在分布式发电系统中配置分布式储能系统，从而和负荷一起构成一个微网系统。分布式电源和分布式储能系统的能量以微网为载体，既可以和大电网并网，又可以孤岛运行。微网储能系统不仅可以平滑可再生能源发电的波动性，而且还能对大电网起到“削峰填谷”的作用，是分布式发电的重要组成部分。目前，微网储能的形式较多，有蓄电池储能、飞轮储能、超导储能和超级电容储能等。蓄电池储能技术最为成熟，是微网储能系统的首选。而蓄电池与微网系统的交流母线之间，需要通过双向功率变换器接口，实现储能系统的充电和放电过程。

现有的复合双向三电平直流变换器可以实现高电压增益运行，并且功率开关可以运行在非极端占空比状态，功率开关的电压应力为高压直流母线电压的一半，电感电流波动减小，这些都有利于复合双向三电平直流变换器应用于微网储能系统中。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

变换器中的元器件（即串联电容、可控功率开关和二极管）都需要采用同标称参数（即串联电容容量完全相同甚至在运行老化过程中容量变化也一致、各可控功率开关、二极管的实际开通时的上升时间和关断时的下降时间都分别相等）。但在实际工程应用中，这些同标称参数元器件的电气特性存在差异，使得该双向变换器在长期运行过程中，难以保证串联电容电压的均衡，从而影响到变换器输出性能，甚至会导致变换器的功率开关因电压应力不均而烧毁。

发明内容

本发明提供了一种微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法，本方法通过对复合双向三电平直流变换器进行控制，避免了同标称参数元器件的电气差异性，保证了串联电容电压的均衡，详见下文描述：

一种微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法，所述方法包括以下步骤：

（1）当高压直流侧第一滤波电容的电压V_C1大于高压直流侧第二滤波电容的电压V_C2时，需要增大高压直流侧第一滤波电容的放电时间；

（2）比例调节器输入V_C1与V_C2的差值，调节后输出占空比扰动强度Δp；

（3）对所述占空比扰动强度Δp进行限幅，输出1+Δp的占空比扰动强度；

（4）通过所述1+Δp的占空比扰动强度对初始占空比d_初进行线性增加，获取第一占空比d_控；

（5）通过所述第一占空比d_控将第二可控功率开关的关断时间由t_off2减小为t_off2扰。

一种微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法，所述方法包括以下步骤：

（1）当高压直流侧第一滤波电容的电压V_C1小于高压直流侧第二滤波电容的电压V_C2时，需要减小高压直流侧第一滤波电容的放电时间；

（2）比例调节器输入V_C1与V_C2的差值，调节后输出占空比扰动强度负Δp；

（3）对所述占空比扰动强度负Δp进行限幅，输出1-Δp的占空比扰动强度；

（4）通过所述1-Δp的占空比扰动强度对初始占空比d_初进行线性减少，获取第二占空比d_控’；

（5）通过所述第二占空比d_控’将第二可控功率开关Q₂的关断时间由t_off2增加为t_off2扰’。