一种DC/DC变换器并联控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种DC/DC变换器并联控制方法及装置，属于变换器控制技术领域。该方法采集DC/DC变换器输出的电压信号、电流信号和储能单元输出的电流信号，并计算储能单元的荷电状态；根据储能单元的荷电状态修正下垂系数，最终得到相应的变换器输出的电压信号，生成PWM信号对相应的变换器中的功率开关管进行通断控制。本发明专利技术根据储能单元的荷电状态修正下垂系数，实现储能单元的功率合理分配以及模式切换，减少储能单元关机模式与下垂控制模式之间的切换频次，降低切换带来的损耗，提高储能单元使用寿命。同时获得输出的电压过程中，还引入了二次电压补偿方法，通过采用电压电流双环控制解决并机瞬间电压过冲大的问题。环控制解决并机瞬间电压过冲大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种DC/DC变换器并联控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及变换器控制
，特别涉及一种DC/DC变换器并联控制方法及装置。

技术介绍

[0002]新能源分布式发电对于构建我国能源安全战略具有重要意义，储能系统在分布式发电系统中起着至关重要的作用。在直流微网中，储能系统大大提高系统的稳定性与可靠性。储能单元大多通过DC/DC变换器接入直流微网，但往往需要多台DC/DC变换器的并联，以提高容量、冗余度和安全性，如图1所示。DC/DC变换器并联的一项关键技术就是使用下垂控制，国内外专家学者在传统下垂控制的基础上展开了一系列改进下垂控制策略的研究。常用的方法有：平移下垂曲线法、模糊算法补偿法、低速通信调整下垂系数法等。但上述方法大多未考虑实际储能单元的荷电状态对下垂系数的调整，没有完全实现储能单元功率的合理分配，也不能减少储能单元关机模式与下垂控制模式之间的切换频次，从而未能降低切换带来的损耗。同时在孤岛模式下DC/DC变换器的输出电压精度、并机瞬间电压过冲大问题也没有得到有效的解决。
[0003]专利《CN110649590A一种联网型直流微电网能量协同控制方法》尽管使用自适应调整下垂系数的办法，但是没有考虑储能单元初始SOC不处于文中所提限值范围内的情况，或储能单元在由停机模式与下垂模式切换时，SOC的瞬时突变使得SOC有不处于限值范围内的情况，如当SOC高于90％时不进行充电，但应该进行放电，SOC小于20％不进行放电，但应该进行充电，但是该专利的改进下垂系数方法使得此情况下的下垂系数为负值，导致系统在该情况下极不稳定，导致在同一系统中不同储能单元下垂系数有正有负，从而引起系统崩溃；专利《CN111864852A一种光伏发电系统锂电池充放电控制方法及系统》并没有考虑将下垂系数引入控制策略，没有实现多个变换器并联时功率的合理分配；专利《CN113394804A直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法》引入了下垂系数，但其考虑的储能单元必须满足容量相同；专利《CN115588977A一种基于模型预测控制的改进幂指数型SOC协调控制方法》实现了将SOC与下垂系数相结合，但通讯要求高，并且没有降低储能单元因模式切换带来的损耗。
[0004]此外，对于DC/DC变换器并联的下垂控制方法，要求DC/DC变换器并机瞬间时，储能单元的SOC瞬时变化小，传统下垂控制方法并不能满足要求，即系统的动态性能较差，同时也降低了输出电压质量。
[0005]因此，现有的DC/DC变换器并联控制方法存在并机瞬间储能单元的SOC瞬时变化大、DC/DC变换器输出电压精度低、功率分配不自适应调整、输出电压质量低和系统动态性能差的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种DC/DC变换器并联控制方法及装置，以解决
传统下垂控制方法在孤岛模式下并机瞬间储能单元的SOC瞬时变化大的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种DC/DC变换器并联控制方法，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器N
j
的正负输入端与储能单元ESU
j
的正负端相连接，包括如下步骤：
[0008](1)采集DC/DC变换器N
j
两端的第一电压信号U
dcj
、DC/DC变换器N
j
输出的第一电流信号i
dcj
和储能单元ESU
j
输出的第二电流信号i
Lj
，并计算出所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
；
[0009](2)基于所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
计算下垂系数修正量，对下垂系数进行自适应修正；
[0010](3)根据所述第一电压信号U
dcj
、第一电流信号i
dcj
、第二电流信号i
Lj
以及修正后的下垂系数，得到相应的DC/DC变换器N
j
输出的电压信号并生成PWM第一信号；
[0011](4)判断所述储能单元ESU
j
工作模式，并根据所述储能单元ESU
j
工作模式及所述PWM第一信号生成PWM第二信号，即驱动信号，输出给对应的所述DC/DC变换器N
j
中的开关管，控制其通断。
[0012]进一步的，所述步骤2具体为：
[0013](2.1)计算总储能单元的输出功率P
ESU_ref
，即第三功率信号；
[0014][0015](2.2)基于所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
计算下垂系数修正量；
[0016](2.2.1)当SOC
j
<SOC
j_min
时，此时位于放电下限区，所述储能单元ESU
j
只允许充电；
[0017]若P
ESU_ref
<0，此时所述储能单元ESU
j
正在充电，则：
[0018]ΔR
j
(SOC
j
)＝
‑
R
SOC
[0019]若P
ESU_ref
>0，则禁止所述储能单元ESU
j
放电；
[0020](2.2.2)当SOC
j_min
<SOC
j
<SOC
j_low
时，此时位于放电警戒区，以少放电多充电的基本原则控制所述储能单元ESU
j
的输出，延缓其SOC
j
下降；
[0021]若P
ESU_ref
<0，则：
[0022][0023]若P
ESU_ref
>0，则：
[0024][0025](2.2.3)当SOC
j_low
<SOC
j
<SOC
j_high
时，此时位于正常工作区，则不对所述储能单元ESU
j
初始下垂系数进行调整，则：
[0026]ΔR
j
(SOC
j
)＝0
[0027](2.2.4)当SOC
j_high
<SOC
j
<SOC
j_max
时，此时位于充电警戒区，以多放电少充电的基本原则控制所述储能单元ESU
j
的输出，延缓其SOC
j
的上升；
[0028]若P
ESU_ref
<0，则：
[0029][0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DC/DC变换器并联控制方法，应用于DC/DC变换器，所述DC/DC变换器N
j
的正负输入端与储能单元ESU
j
的正负端相连接，其特征在于，包括如下步骤：(1)采集DC/DC变换器N
j
两端的第一电压信号U
dcj
、DC/DC变换器N
j
输出的第一电流信号i
dcj
和储能单元ESU
j
输出的第二电流信号i
Lj
，并计算出所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
；(2)基于所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
计算下垂系数修正量，对下垂系数进行自适应修正；(3)根据所述第一电压信号U
dcj
、第一电流信号i
dcj
、第二电流信号i
Lj
以及修正后的下垂系数，得到相应的DC/DC变换器N
j
输出的电压信号并生成PWM第一信号；(4)判断所述储能单元ESU
j
工作模式，并根据所述储能单元ESU
j
工作模式及所述PWM第一信号生成PWM第二信号，即驱动信号，输出给对应的所述DC/DC变换器N
j
中的开关管，控制其通断。2.根据权利要求1所述的DC/DC变换器并联控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：(2.1)计算总储能单元的输出功率P
ESU_ref
，即第三功率信号；(2.2)基于所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
计算下垂系数修正量；(2.2.1)当SOC
j
<SOC
j_min
时，此时位于放电下限区，所述储能单元ESU
j
只允许充电；若P
ESU_ref
<0，此时所述储能单元ESU
j
正在充电，则：ΔR
j
(SOC
j
)＝
‑
R
SOC
若P
ESU_ref
>0，则禁止所述储能单元ESU
j
放电；(2.2.2)当SOC
j_min
<SOC
j
<SOC
j_low
时，此时位于放电警戒区，以少放电多充电的基本原则控制所述储能单元ESU
j
的输出，延缓其SOC
j
下降；若P
ESUref
<0，则：若P
ESU_ref
>0，则：(2.2.3)当SOC
j_low
<SOC
j
<SOC
j_high
时，此时位于正常工作区，则不对所述储能单元ESU
j
初始下垂系数进行调整，则：ΔR
j
(SOC
j
)＝0(2.2.4)当SOC
j_high
<SOC
j
<SOC
j_max
时，此时位于充电警戒区，以多放电少充电的基本原则控制所述储能单元ESU
j
的输出，延缓其SOC
j
的上升；若P
ESU_ref
<0，则：若P
ESU_ref
>0，则：
(2.2.5)当SOC
j_max
<SOC
j
时，此时位于充电上限区，所述储能单元ESU
j
只允许放电；若P
ESU_ref
<0，则禁止所述储能单元ESU
j
充电；若P
ESU_ref
>0，此时该储能单元正在放电，则：ΔR
j
(SOC
j
)＝
‑
R
soc
(2.2.6)将所述下垂系数修正量与初始下垂系数R
0j
求和，得到修正后的下垂系数R
j
。(2.3)基于计算出的下垂系数修正量ΔR
j
(SOC
j
)对下垂系数进行自适应修正：R
j
＝R
0j
+ΔR
j
(SOC
j
)其中：P
DCPS
为系统注入功率的直流电源的功率，SOC
j_max
为所述储能单元ESU
j
的SOC
j
充电上限值，SOC
j_high
为所述储能单元ESU
j
的SOC
j
充电警戒值，SOC
j_min
为所述储能单元ESU
j
的SOC
j
放电下限值，SOC
j_low
为所述储能单元ESU
j
的SOC
j
放电警戒值，R
soc
为所述下垂系数最大修正量幅值，R
0j
为初始下垂系数。3.根据权利要求2所述的DC/DC变换器并联控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：(3.1)给定母线额定电压信号U
dcref
，将其与所述第一电压信号U
dcj
相减后的误差信号进行比例积分控制，获得第二电压信号；(3.2)将所述修正后的下垂系数R
j
与所述第一电流信号相乘得到第三电压信号；(3.3)将所述母线额定电压信号U
dcref
与所述第三电压信号相减，得到第四电压信号；(3.4)将所述第四电压信号和所述第二电压信号相加后的信号与所述第一电压信号U
dcj
的误差信号进行比例积分控制，输出第五电压信号；将所述第五电压信号与所述第二电流信号i
Lj
的误差信号进行比例积分控制，输出第六电压信号；(3.5)根据所述第六电压信号生成PWM1信号，由所述PWM1信号生成互补信号PWM2信号，所述PWM1信号及PWM2信号合并称为所述PWM第一信号。4.根据权利要求3所述的DC/DC变换器并联控制方法，其特征在于，所述步骤4中判断所述储能单元ESU
j
工作模式的具体方法为：当所述储能单元ESU
j
处于以下3种情况时，处于停机状态：当所述第三功率信号P
ESU_ref
小于0，同时所述储能单元ESU
j
的SOC
j
大于等于SOC
j_max
时；当所述第三功率信号P
ESU_ref
大于0，同时所述储能单元ESU
j
的SOC
j
小于等于SOC
j_min
时；当所述第一电流信号i
dcj
大于预设电流阈值时；此外，所述储能单元ESU
j
均处于工作状态；所述输出PWM第二信号即驱动信号的具体为：当所述储能单元ESU
j
处于工作状态时，输出的所述PWM第二信号等于所述PWM第一信号；当所述储能单元ESU
j
处于停机状态时，输出的所述PWM第二信号等于常数0，控制所述开关管断开。5.一种DC/DC变换器并联控制装置，包括公共侧恒功率负载(10)、若干组控制驱动单元(30)和若干组DC/DC变换器受控单元(20)；若干组所述DC/DC变换器受控单元(20)的输出端并联且均连接所述公共侧恒功率负载(10)；每一组所述控制驱动单元(30)与每一组所述DC/DC变换器受控单元(20)一一对应连接；所述DC/DC变换器N
j
的正负输入端与储能单元ESU
j
的正负端相连接，其特征在于：所述控制驱动单元(30)包括传感器组件(31)、SOC及总
储能单元输出功率计算模块(32)、自适应下垂系数计算模块(33)、PWM信号生成模块(34)以及DSP控制及储能单元工作模式选择模块(35)；所述传感器组件(31)用于采集DC/DC变换器N
j
两端的第一电压信号U
dcj
、DC/DC变换器N
j
输出的第一电流信号i
dcj
和储能单元ESU
j
输出的第二电流信号i
Lj
；所述SOC及总储能单元输出功率计算模块(32)连接所述传感器组件(31)，用于计算所述储能单元ESU
j
的SOC信号SOC
j
和总储能单元输出功率P
ESU_ref
；所述自适应下垂系数计算模块(33)连接所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志垒，唐煜智，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：