[发明专利]一种混合三电平DAB变换器全工况电流应力优化控制方法

说明书

本发明涉及一种混合三电平DAB变换器全工况电流应力优化控制方法，包括以下步骤：获取DAB变换器的输出电压参考值与实际值；输出电压参考值与实际值的差值经过PI控制器后获取DAB变换器的内阻估计值，经参数自适应直接功率控制器后，获得当前负载模式下的传输功率标幺值以及电压传输比；基于当前负载下的传输功率标幺值以及电压传输比，获得当前状态下稳态最优电流应力控制参数；判断负载功率是否发生突变，若负载功率突变则重构开关序列，实现电流应力优化控制。将变换器稳态性能优化与动态性能优化相结合，在保证稳态电流应力优化的基础上改善了其动态响应特性，从而实现了对变换器全工况范围下的电流应力优化控制。

技术领域

本发明涉及电力变换器领域，具体为一种混合三电平DAB变换器全工况电流应力优化控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

新能源发电作为解决全球能源危机最有前景的能源方式之一，其间歇性与随机性发电的特点是目前大规模应用存在的主要问题。微电网被认为是目前实现新能源大规模接入与控制的有效途径，实现其能源互联的关键装备“能量路由器”是一种将电力电子技术与高频变压器相结合的新型电力电子变压器，具有电压变换、电气隔离、功率传输与控制、能量双向流动等关键作用，其双有源全桥隔离DC-DC变换器(Dual Active Bridge,DAB)作为高低压直流母线间的接口变换器，因其工作频率高、传输功率高、功率密度高、能量可双向传输、易实现软开关以及高可靠性等，在分布式微电网、电动汽车以及列车牵引系统等得到了广泛的使用。

双有源全桥隔离DC-DC变换器(DAB)以移相控制为常见的控制策略，根据DAB控制移相角的数量可以分为单移相控制(SPS)，扩展移相控制(EPS)，双重移相控制(DPS)以及三重移相控制(TPS)，随着移相角的增加，DAB相应的控制自由度也随之增加，从而可以对DAB所存在的如电流应力、电流有效值及回流功率进行优化。

现有的技术中，通过建立DAB变换器的平均状态空间模型以及小信号模型，提出基于模型的移相控制策略(MPS)用于改善变换器的动态响应性能，以上方法均在一定程度上依赖于电路模型参数；

或是为优化DAB的动态响应特性，提出虚拟直接功率控制策略，该策略的方法可以大幅提高DAB的响应速度，但仅对变换器的输出电压响应特性进行优化，当负载发生突变时，变换器会产生较大程度的直流偏磁，从而导致变换器瞬态电流应力增大，影响变换器的稳定运行；

或是提出电感电流边界控制方法以提高变换器对于负载和参考电压突变时的响应能力，但该方法在执行过程中不仅需要进行复杂的计算，同时还需多达5个霍尔传感器，大大增加了系统硬件成本；

可见，电力电子变压器DAB作为连接高压侧直流母线与低压侧直流母线的接口变换器，其输入电压高，传统两电平DAB变换器受功率器件耐压限制，通常需要很多单元级联，如此导致的隔离变压器数量多，从而导致系统体积大，成本高，稳定性下降，已有的一些控制方法都难以应对变换器的全部工况，并且难以兼顾稳态运行和动态响应性能。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种混合三电平DAB变换器全工况电流应力优化控制方法，包括以下步骤：

获取DAB变换器的输出电压参考值与实际值；

输出电压参考值与实际值的差值经过PI控制器后获取DAB变换器的内阻估计值，经参数自适应直接功率控制器后，获得当前负载模式下的传输功率标幺值以及电压传输比；

基于当前负载下的传输功率标幺值以及电压传输比，获得当前状态下稳态最优电流应力控制参数；

判断负载功率是否发生突变，若负载功率突变则重构开关序列，实现电流应力优化控制。