DOC《自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器并联均流方法研究*》

平均电流法:求出所有并联模块的平均电流,再与自身电流作差;

最大电流法:设定为最大输出电流的模块为主模块,其他为从模块,主模块与均流母线上采集的电流作差,实现最大电流控制;

下垂控制法:虚拟出一个等效阻抗,调节各模块的等效阻抗,实现并联模块间的协调控制,对系统的通信依赖性较低.文献[2-10]均是对交流变换器进行的并联控制的研究,很少有文献对三电平DC/DC变换器多模块并联进行研究,对三电平DC/DC变换器并联的中点电位平衡控制和均流不平衡度的研究也涉及得较少,文献[11]提出了一种新型的三电平交错并联Boost变换电路,不适用于变换器间的并联扩容.文中以直流微电网中光伏Boost变换器为研究对象(见图1),提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器并联均流控制方法,根据直流母线负荷功率的变化,各并联变换器自适应调整下垂系数,保持直流母线电压恒定,且实现各并联变换器 功率均分 ,从而达到均流的目的. 图1 直流微电网示意图 Fig.1 Schematic diagram of DC micro-grid

1 直流微电网下垂控制 1.1 传统下垂控制 图2所示为直流微电网中光伏Boost三电平DC/DC变换器的两模块并联电路.分析传统下垂控制原理,在直流微电网中,由于没有无功功率和频率的存在,所以传统下垂控制可以简化为Udc=Udc*-idcRd,称为I-U下垂控制,适用于DC/DC变换器电压源控制模式的并联.Udc=Udc*-idcRd式中,Udc*为母线电压的给定值,Udc为母线电压的电压值,idc为变换器的输出电流,Rd为虚拟电阻(下垂系数). 图2 三电平DC/DC变换器模块并联电路 Fig.2 -level DC/DC converter module I-U下垂的物理意义是在电压源输出侧加入了一个虚拟电阻,通过虚拟电阻来调节电压源的输出电流.对于直流微电网中并联的电压源型变换器,在其原来的电压电流双闭环控制中加入I-U下垂控制,所形成的的新的控制框图如图3所示. 图3 下垂控制框图 Fig.3 Droop control block diagram 1.2 传统下垂控制的局限性 对于图2所示的光伏Boost三电平DC/DC变换器两模块并联,利用戴维南定理对每台变换器的输出进行等效,采用传统下垂控制可以得到简化后的模型,如图4所示. 图4 简化后的变换器并联模型 Fig.4 Simplified parallel converter model 根据上图所示的简化模型,负荷电压如下式所示. (1) 联立上面两式可得: (2) 由式(2)可知,并联变换器各模块输出电流与其输出阻抗和线路阻抗成比例关系.采用传统下垂控制的变换器,相当于在模块自身串接了一个虚拟阻抗,即增加了模块的固有输出阻抗,使得Rd>

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RLine,从而可以忽略线路阻抗对并联变换器分流的影响. 然而,在忽略线路阻抗的情况下,采用传统下垂控制的方法进行均流控制仍存在一定的局限性.如图4所示,假设两........