[发明专利]电力电子牵引变压器中DC-DC变换器的优化功率平衡方法

摘要

本发明公开一种电力电子牵引变压器中DC‑DC变换器的优化功率平衡方法，根据输出并联双有源全桥DC‑DC变换器建立其在扩展相移控制下的传输功率模型以及电流应力模型，结合拉格朗日乘子法推导了其在电流应力优化控制方法下的内相移量与外相移量；进一步地，为了提高变换器的动态特性，借鉴于直接功率控制的思想，对变换器的实际传输功率进行推导和求解，对变换器的传输功率损耗进行补偿，得到最终的优化相移控制量。本发明不仅可以实现各个模块的传输功率均衡，同时对于变换器负载电阻以及输入电压的突变能够迅速响应；具有动态响应快、效率高、控制过程简单且易于数字实现等优点，具有较强的实用性。

主权项

1.一种电力电子牵引变压器中DC‑DC变换器的优化功率平衡方法，其特征在于，包括：S1：根据电力电子牵引变压器中输出并联双有源全桥DC‑DC变换器在扩展相移控制下的电压与电流关系，推导第i个双有源全桥DC‑DC变换器的传输功率以及电流应力表达式：其中，Pi表示第i个双有源全桥DC‑DC变换器的传输功率；Ipi表示第i个双有源全桥DC‑DC变换器的电流应力；Udci表示第i个双有源全桥DC‑DC变换器的输入电压；Uo为输出电压；f为开关频率；Li为第i个双有源全桥DC‑DC变换器的辅助电感；n为中‑高频变压器的变比；Di1、Di2分别为第i个双有源全桥DC‑DC变换器在扩展相移控制下的内相移量和外相移量；ki表示第i个双有源全桥DC‑DC变换器的电压转换比；S2：结合拉格朗日函数与第i个双有源全桥DC‑DC变换器的传输功率以及电流应力模型，计算得到第i个双有源全桥DC‑DC变换器在基于扩展相移控制的电流应力优化算法下的优化控制相移量Di1和Di2之间的关系：其中，pi表示第i个双有源全桥DC‑DC变换器的传输功率标幺值；S3：结合变换器在扩展相移控制下的功率模型，计算得到优化控制相移量Di1和Di2：S4：考虑到变换器的损耗，其实际传输功率与输出功率并不相等，结合直接功率控制的思想，将第i个双有源全桥DC‑DC变换器的实际传输功率标幺值表示为：其中，Uo*为变换器的输出电压参考值；io为变换器的输出电流；N表示电力电子牵引变压器中输出并联双有源全桥DC‑DC变换器的模块数；Ud为变换器的动态电压补偿分量，其为输出电压经过PI控制器之后的输出值。