一種用于兩模塊dc-dc變換器并聯(lián)的均流控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及DC-DC變換器領(lǐng)域的兩模塊輸入并聯(lián)輸出并 聯(lián)的相關(guān)技術(shù)，尤其涉及DC-DC變換器的無電流互感器的并聯(lián)均流技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大容量電源系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，這對DC-DC變換 器的電壓電流等級、容量、功率密度提出了越來越高的要求。DC-DC變換器輸入并聯(lián)輸出并 聯(lián)，能提高整個組合變換器的功率等級，同時單個DC-DC變換器中的變壓器容量、開關(guān)管的 電流應(yīng)力仍處于較小的值，保證了變換器的小型輕量化和高效率、高功率密度。另外，各個 變換器間采用交錯并聯(lián)控制，減少了輸入和輸出電流紋波，從而減小了濾波電容的容量和 體積。
[0003] 但是，由于元件容差、環(huán)境變化等因素的影響，組合變換器中各模塊的元件參數(shù)不 可避免地會存在差異，這將導(dǎo)致模塊間的電流不均衡，使開關(guān)器件承擔(dān)不同的電流應(yīng)力和 熱應(yīng)力，從而縮短了開關(guān)器件的壽命，降低了整個變換器的效率和可靠性。因此，模塊間均 流成為輸入并聯(lián)輸出并聯(lián)組合變換器的重要研宄方向之一。
[0004] 目前，輸入并聯(lián)輸出并聯(lián)組合變換器的均流技術(shù)主要有下垂法和有源均流法兩大 類。下垂法通過改變每個模塊的輸出阻抗來實(shí)現(xiàn)模塊間均流，主要適用于小功率場合。有 源均流法需要電流檢測單元對每個模塊進(jìn)行電流采樣，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本較高，且均 流母線對噪聲的敏感度很高，影響均流效果。
[0005] 總之，現(xiàn)有的輸入并聯(lián)輸出并聯(lián)組合變換器的均流技術(shù)不能滿足目前的大容量電 源系統(tǒng)的需要，亟需一種新型的用于兩模塊DC-DC變換器并聯(lián)的均流控制系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯(lián)的 均流控制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明不需要電流檢測單元對各模塊電流進(jìn)行采樣就能夠?qū)崿F(xiàn)兩并 聯(lián)模塊間的均流。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0008] 一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯(lián)的均流控制系統(tǒng)，包括輸入端并聯(lián)且輸出端并 聯(lián)的兩個DC-DC變換器模塊，其特征是，在電壓環(huán)閉環(huán)調(diào)制下，并聯(lián)的DC-DC變換器模塊的 輸出電壓與參考電壓之間的差值送至電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器將根據(jù)擾動調(diào)節(jié)變換器的移 相占空比并將該信號送至參數(shù)測算模塊，參數(shù)測算模塊根據(jù)兩個DC-DC變換器模塊移相占 空比的變化量得到與輸出電流相關(guān)的參數(shù)并傳送至補(bǔ)償量計(jì)算模塊；補(bǔ)償量計(jì)算模塊根據(jù) 與輸出電流相關(guān)的參數(shù)對對應(yīng)的DC-DC變換器模塊進(jìn)行模塊間參數(shù)不匹配的補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)兩 個DC-DC變換器模塊的輸出均流。
[0009] 進(jìn)一步的，電壓檢測電路用于檢測并聯(lián)的DC-DC變換器模塊的輸出電壓。
[0010] 進(jìn)一步的，所述兩個DC-DC變換器模塊的電路結(jié)構(gòu)相同，均包括依次相連的第一 全橋橋式電路、高頻隔離變壓器和第二全橋橋式電路，高頻隔離變壓器帶有折算到原邊的 漏感，DC-DC變換器模塊的輸入端及輸出端分別并聯(lián)有電容。
[0011] 一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯(lián)的均流控制方法，包括：
[0012] 對每個DC-DC變換器模塊首先采用共同占空比控制，即每個DC-DC變換器模塊的 移相占空比相同，均為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出；
[0013] 在共同占空比控制下系統(tǒng)穩(wěn)定后，將第一個DC-DC變換器模塊的移相占空比減去 一個恒定偏置量，取恒定偏置量為共同占空比的40%，同時保持電壓環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定 后，計(jì)算第一個DC-DC變換器模塊的移相占空比的減小量和第二個DC-DC變換器模塊的移 相占空比的增加量，總的負(fù)載電流保持不變，得到與輸出電流相關(guān)的參數(shù)；
[0014] 根據(jù)與輸出電流相關(guān)的參數(shù)，選取主模塊及輔模塊，主模塊的移相占空比為電壓 環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出，輔模塊的移相占空比為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出加上模塊間參數(shù)不匹配的補(bǔ) 償量。
[0015] 每個DC-DC變換器模塊通過調(diào)節(jié)移相占空比控制輸出電壓，移相占空比d由下式 給出：
[0016]
[0017] 其中，0為DC-DC變換器模塊中第一全橋和第二全橋間的移相角。
[0018] 與輸出電流相關(guān)的參數(shù)由下式給出：
[0020] 其中，ni、n2分別為第一、第二個DC-DC變換器模塊中變壓器的變比，L i、L2分別為 第一、第二個DC-DC變換器模塊中變壓器折算到原邊的漏感，A屯為第一個DC-DC變換器模 塊的移相占空比的減小量，A (12為第二個DC-DC變換器模塊的移相占空比的增加量。
DC-DC變換器模塊為主模塊、第二個DC-DC變換器模塊為輔模塊，即令第一個DC-DC變換器 模塊的移相占空比為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出，即Cl1 = D，第二個DC-DC變換器模塊的移相占空 比由下式給出：
[0022] d2= Cl1+Ad' (3)
[0023] 其中，Ad'為模塊間參數(shù)不匹配的補(bǔ)償量，可由下式給出：
輔模塊，即令第二個DC-DC變換器模塊的移相占空比為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出，即d2=D，第 一個DC-DC變換器模塊的移相占空比由下式給出：
[0026] (I1= d 2+ A d (5)
[0027]其中，Ad為模塊間參數(shù)不匹配的補(bǔ)償量，可由下式給出：
[0029] 本發(fā)明的有益效果：
[0030] 本發(fā)明通過擾動變換器的移相占空比，測算出各個模塊的與輸出電流相關(guān)的參 數(shù)，根據(jù)該參數(shù)調(diào)節(jié)各個模塊的移相占空比，補(bǔ)償模塊間的參數(shù)不匹配，實(shí)現(xiàn)模塊間的有效 均流。本發(fā)明不需要電流互感器對各模塊電流進(jìn)行采樣，極大地簡化了控制的復(fù)雜程度，同 時降低了成本。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明無電流互感器的均流控制方法的主電路拓?fù)湓韴D；
[0032] 圖2為本發(fā)明無電流互感器的均流控制方法的控制系統(tǒng)原理圖；
[0033] 圖3為兩模塊并聯(lián)采用共同占空比控制時每個模塊的變壓器原邊漏感電流波形；
[0034] 圖4為兩模塊并聯(lián)采用本發(fā)明的均流控制方法時每個模塊的變壓器原邊漏感電 流波形；
[0035]圖5為兩模塊并聯(lián)采用共同占空比控制時每個模塊的輸出電流波形；
[0036] 圖6為兩模塊并聯(lián)采用本發(fā)明的均流控制方法時每個模塊的輸出電流波形。
【具體實(shí)施方式】：
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0038] 作為本發(fā)明的一種適用電路，兩DC-DC變換器模塊并聯(lián)構(gòu)成的組合變換器的主電 路由兩個雙主動橋DC-DC變換器模塊組成，如圖1所示。模塊1由全橋橋式電路Hpl、高頻 隔離變壓器1\和全橋橋式電路Hsl連接而成，變壓器T:帶有折算到原邊的漏感Li;模塊2由 全橋橋式電路Hp2、高頻隔離變壓器1~2和全橋橋式電路Hs2連接而成，變壓器T2帶有折算到 原邊的漏感L2;兩模塊輸入端并聯(lián)輸出端并聯(lián)，輸入端并聯(lián)電容Ci，輸出端并聯(lián)電容C2。
[0039] 一種用于兩模塊DC-DC變換器并聯(lián)的均流控制方法，首先采用共同占空比控制， 在輸出電壓穩(wěn)定后，通過擾動變換器的移相占空比，測算出各個模塊的與輸出電流相關(guān)的 參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)調(diào)節(jié)各個模塊的移相占空比，補(bǔ)償模塊間的參數(shù)不匹配，實(shí)現(xiàn)有效均流。
[0040] 下面詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施方式的具體過程：
[0041] 本發(fā)明的控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示