[发明专利]微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法

权利要求书

1.一种微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述微电网储能系统包括一个或多个双向变流器及分布式电池储能模块，所述双向变流器采用6相交错并联双向变流器主电路拓扑结构，其效率优化控制方法是由如下步骤实现的：

(1)分析变流器全功率负载范围内的损耗分布，尤其轻载模式下的损耗特征，构建高效准确的损耗模型，考虑到多相并联交错的双向变流器各通道特性及工作完全相等，以一相且工作于Buck模式为例进行分析研究其损耗模型，并推演出变流器全功率损耗，所述变流器全功率损耗包括功率开关管的导通损耗、续流二极管功率损耗、开关管的损耗以及寄生二极管的开关损耗；

(2)建立综合考虑电路损耗和磁路损耗的优化Steinmetz模型，并推导出其优化损耗表达式：

(3)采用Matlab软件，依分类变量仿真所述变流器全功率损耗中各部分开关损耗公式，得到对应负载电流和开关频率的损耗三维模型，分析其损耗分布；

(4)根据所述变流器全功率损耗分布特点建立对应工作相数下损耗和负载电流的关系曲线，结合损耗与频率的内在特性关联，采用切除轻载电流下非必要工作相数的切相控制方法和多自由度调频的频率控制方法，寻求对应相数及负载电流下最优化工作频率；

(5)在轻载电流下切相的同时重复调整各相导通的相位角，使变流器在切相控制的同时继续保留交错并联的优势，改善电流纹波，进一步优化变流器高效运行区间；

(6)在施以切相控制及多自由度调频控制后，针对纹波恶化的问题，采用两两电感反向耦合的交错并联磁集成设计，以进一步改善轻载纹波电流增大，最大化实现变换器全功率范围高效率运行；

最后，通过设计六相交错变流器实验样机，并搭建实验电路系统验证以上所述效率优化控制方法的正确性。

2.根据权利要求1所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述双向变流器主电路拓扑由6个单通道非隔离型Boost-Buck并联输入而成并采用交错控制技术构成多相交错控制型变流器。

3.根据权利要求1所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述切相控制方法是通过基于负载电流损耗的效率模型，计算出当前轻负载条件下可以获得最小损耗的工作相数，再通过数字化控制自动切除多余的导通相数来减少其工作损耗来提高变换器高效率运行区间。

4.根据权利要求1所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述多自由度调频的频率控制方法在变流器运行于两通道时才实施。

5.根据权利要求1所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述最优化效率控制方法，在轻载施以切相和多自由度调频的基础上，再进行移相磁集成策略，移相控制和磁集成设计均进一步减小切相及降频后的纹波恶化问题。

6.根据权利要求2所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述多相交错控制型变流器采用磁集成原则设计耦合电感。

7.根据权利要求5所述的微电网储能系统中双向变流器效率优化控制方法，其特征在于，所述耦合电感采用两两一组反相耦合的方式进行构造。