【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子设备领域，具体涉及一种双向dcdc电路不间断控制方法。
技术介绍
1、近几年电池储能行业发展迅猛，为追求更高的能量密度和降低系统成本，电池仓的电压等级越来越高。几年前电池仓的电压范围一般是200v～650v，这几年电压已经上升到了1000v，甚至更高。与之配套的电池仓充放电设备一般由储能变流器(pcs)+双向dcdc电路构成。储能变流器(pcs)可将电网的三相ac380v变为稳定的直流端电压dc650v，又能将直流端dc650v的能量逆变到三相电网。在直流端电压小于dc650v时，能量从电网流向直流端；在直流端电压大于dc650v时，能量从直流端流向三相交流电网。为稳定直流端电压，能量自动双向流动，这点是pcs的主要功能。双向dcdc电路是一种直流到直流的变换器，在给电池充电时，dcdc电源将pcs输出的dc650v电压变为dc200v～dc1500v可调电压给电池充电；在放电时，dcdc电源将电池端电压变为650v给直流端放电，在直流端电压大于650v时，pcs自动将直流端能量逆变到三相电网。
2、常用双向dcdc电气拓扑结构如图1所示，直流端(左端)与pcs直流端相连，电压为dc650v；双向dcdc的电池端为dc200v～dc1500v范围，可设置。能量既可以从直流端流向电池端，又可以从电池端流向直流端。
3、以电感l1电流从左到右流为正方向(充电方向)，从右到左为反方向(放电方向)。在正方向工作时，双向dc/dc单元右端可以输出可高可低的直流电压：q21恒通、q1调节、q2续
4、现有双向dcdc电路的缺点：
5、1.成本高：
6、从图一可以看出，不论是正方向降压输出时，还是反方向升压到直流端dc650v时，q1、q2开关管两端各自承受的最高电压为650v，管子按2倍左右工作电压选型的原则，q1、q2开关管可以选用额定电压dc1200v的igbt。而电池端桥臂不同，不论是正方向升压充电时，还是在反方向降压放电时，q21、q22开关管两端将承受dc1500v的电压，按2倍工作电压选型原则，q21、q22开关管需要使用dc3000v电压等级的igbt。dc3000v的igbt属于非常规产品，按就近选型原则，需选用dc3300v的igbt，价格非常昂贵，一个该种igbt价格是额定电压dc1700v或dc1200v的igbt的10倍左右。
7、2.开关管开关应力大，容易损坏：
8、q21、q22管子两端的电压为dc1500v，在开通关断时，管子两端电压在关断时电压从0v变换到1500v，在开通是从dc1500v变换到0v。如果开通关断时间按2us计算的话，如此高的dv/dt，很容易使igbt损坏。
9、3.升降压切换时存在反复切换现象，导致充放电电流反复波动：
10、若电池充电需要从400v充电到800v，此时电源按正方向先给电池降压充电，q21恒通、q1调节、q2续流，可以实现低于dc650v以下的充电，随着充电的进行，电池电压越来越高，在电池电压上升到dc650v时，q21恒通、q1调节、q2续流，已经无法充电，需要q1恒通、q22调节、q21续流，才能实现升压充电。切换到升压充电后，由于存在能量的瞬间中断，输出端电压又会小于dc650v，系统又会再次切换到降压充电，再次充到dc650v时，又切换到升压模式。如此反复，导致在dc650v附近充电时电流剧烈波动。
技术实现思路
1、为避免传统双向dcdc的缺点，实现更宽电压的充放电需求，同时降低成本，提高电源的可靠性。
2、提出一种新型双向dcdc电路的主电气拓扑，其左端(直流端)为两电平桥臂、右端(电池端)为三电平桥臂。直流端采用两电平方式，由开关管q1的e极和开关管q2的c极连接构成第一桥臂，电容c1跨接于第一桥臂两端；电池端采用三电平方式，由开关管q21、q22、q23、q24的c极、e极之间依次连接，以及电容c2和c3构成第二桥臂，电容串联后的中点通过导线连接在q22的e极与q23的c极之间。电感l1的一端连接在q1的e极与q2的c极之间，另外一端通过电流传感器am1后直接连在q21的e极与q22的c极之间，直流端的地(dc-)连接在q23的e极与q24的c极之间。如图2所示。
3、新型双向dcdc电路中，左端电压为恒定650v，连接在pcs的直流母线端；右端电压为200v～1500v，连接在电池端。双向dcdc电路按能量流动方向，分为充电方向和放电方向。充电方向就是能量从电源左端流向右端，放电方向就是能量从右端流向左端。双向dcdc常规控制方法原理如下。
4、一、充电方向时控制原理：
5、在充电方向工作时，若设置充电电流为100a，充电目标电压为1000v且充电开始时电池电压为500v。对此，需要有q21和q24恒通、q1调节、q2续流，实现小于左端电压650v以下的电池充电。随着电池电压逐渐升高，当电池电压升高到650v时，即使q1全部开通，电池也无法再被充电。此时需要启动升压电路，就是q1恒通、q22和q23调节、q21和q24续流，实现升压输出。
6、从以上控制原理可以看出，在电池电压小于650v时，pid调节的是q1的占空比，在电池电压等于电源左端电压时，因为两端电压相等，电流为零，无法继续充电；大于650v时，pid调节的是q22和q23的占空比，是充电方向的升压电路。正因为如此，常规的控制方法就是以电源左端电压为分界线，设计两套独立的pid控制算法，一套pid在电池电压小于左端电压的时候构成闭环，不断调节q1开关管的占空比，占空比越大，充电电流就越大，直到调节占空比值等于周期period时，即q1全部开通也无法继续充电。在检测到电池电压和左端电压相等或接近时，控制中心关闭第一套pid，启动第二套pid。第二pid目标电压和控制对象与第一套不同，目标电压是充电的最终电压，控制对象是右边桥臂的升压开关管，此时q1全通，调节q22和q23的占空比。充电方向两套独立pid分别如图2-1和图2-2所示。
7、二、放电方向时控制原理：
8、在放电方向工作时，若设置放电电流为100a，放电放到电池端电压为300v止，且放电开始时电池电压为1000v。对此，需要有q1恒通，q21和q24调节，q22和q23续流，实现电池端电压大于650v时的放电。随着电池电压逐渐降低，当降低到650v时，即使q21和q24全部开通，电池也无法继续放电。此时需要启动升压电路，就是q21和q24恒通，q2调节，q1续流，实现升压输出。
9、从以上可以看出，在电池电压大于650v时，pid调节的是q21和q24的占空比，在电池电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：所述占空比输出值DuRN配置为0～1.9*Period之间。
3.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：双向DCDC电路的直流端电压小于800V，电池端最高电压范围大于1000V。
8.根据权利要求7所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：所述开关管配置为IGBT。
9.根据权利要求8所述的双向DCDC电路不间断控制方法，其特征在于：双向DCDC电路的电池端输出电压上限配置为DC1500V，双向DCDC电路的电池端的开关管采用1700V的IGBT。
...【技术特征摘要】
1.一种双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：所述占空比输出值durn配置为0～1.9*period之间。
3.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的双向dcdc电路不间断控制方法，其特征在于：双向dcdc电路的直流端电压小于800v，电池端最高电压范围大于1000v。
8.根据权利要求7所述的双向dcdc电路不间断控...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓斌，黄楚皓，张锦，廖世达，盛建科，詹柏青，
申请(专利权)人：广东福德电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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