一種拓寬輸出電壓范圍的電流可逆電路控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種拓寬輸出電壓范圍的電流可逆電 路控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電流可逆電路被廣泛應(yīng)用在儲能電池充放電領(lǐng)域，尤其應(yīng)用于風(fēng)電、光伏發(fā)電等 新能源發(fā)電領(lǐng)域以及電動汽車領(lǐng)域，在實現(xiàn)電池與電網(wǎng)交互中發(fā)揮著重要的作用。電流可 逆電路是降壓電路（Buck)和升壓電路（Boost)的組合，通過控制開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷來 實現(xiàn)功率的雙向流動。而在現(xiàn)有技術(shù)中，電流可逆電路僅僅被考慮了其降壓和升壓功能，但 實際在運行過程中儲能電池不可能是理想電源，電池內(nèi)阻（Ri、〇是不可忽視的因素，在 不考慮電池內(nèi)阻情況下，其輸出電壓僅與占空比d相關(guān)。因此，在不考慮儲能電池內(nèi)阻的情 況下僅通過調(diào)節(jié)占空比d控制電流可逆電路的方法存在著很大的誤差。本發(fā)明涉及一種拓 寬輸出電壓范圍的電流可逆電路控制方法，考慮了非理想電源中電池內(nèi)阻的問題，研宄了 電池內(nèi)阻對輸出電壓產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上通過控制電流可逆電路占空比d，實現(xiàn)了輸 出電壓范圍的最大拓寬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出了 一種拓寬輸出電壓范圍的電流可逆電路控制方法，其特 征在于，包括：
[0004] 1)采用電流可逆電路實現(xiàn)功率雙向流動和電壓升降壓變換，所述電流可逆電路工 作在降壓狀態(tài)下時，IGBT T2保持關(guān)斷，IGBT 工作，功率正向流動；該工作狀態(tài)下的電流 可逆電路由兩個分別接有反并聯(lián)二極管的IGBT串聯(lián)后再與電容C并聯(lián)，其中，IGBT T2的集 電極、發(fā)射極分別與直流電源Uwt的正、負(fù)極連接，并在IGBT T2集電極與直流電源Uwt正極 之間串聯(lián)電阻ICt、電感L，IGBT 的集電極、IGBT 1~2的發(fā)射極分別與另一直流電源1的 正、負(fù)極連接，并在IGBT 集電極與直流電源U ,正極之間串聯(lián)電阻R i;
[0005] 所述電流可逆電路工作在升壓狀態(tài)下時，IGBT 保持關(guān)斷，IGBT T 2工作，功率逆 向流動；該工作狀態(tài)下的電流可逆電路由兩個分別接有反并聯(lián)二極管的IGBT串聯(lián)后再與 電容C并聯(lián)，其中，IGBT 1~2的集電極、發(fā)射極分別與直流電源Ui的正、負(fù)極連接，并在IGBT T2集電極與直流電源Ui正極之間串聯(lián)電阻Rp電感L，IGBT 的集電極、IGBT 丁2的發(fā)射極 分別與另一直流電源Uwt的正、負(fù)極連接，并在IGBT T i集電極與直流電源U wt正極之間串 聯(lián)電阻ICt;
[0006] 當(dāng)電路工作在降壓（Buck)狀態(tài)時，IGBT T2保持關(guān)斷，IGBT 工作，功率正向流 動，電壓源A發(fā)出功率，電壓源U _吸收功率，根據(jù)能量守恒可得：
[0007] UiILton= I jRiUlLXutT+UoutlLT (1)
[0008] 由⑴得
【主權(quán)項】
1. 一種拓寬輸出電壓范圍的電流可逆電路控制方法，其特征在于，包括：1)采用電流 可逆電路實現(xiàn)功率雙向流動和電壓升降壓變換，所述電流可逆電路工作在降壓狀態(tài)下時， IGBT T2保持關(guān)斷，IGBT T1工作，功率正向流動；該工作狀態(tài)下的電流可逆電路由兩個分別 接有反并聯(lián)二極管的IGBT串聯(lián)后再與電容C并聯(lián)，其中，IGBT 1~2的集電極、發(fā)射極分別與 直流電源Uwt的正、負(fù)極連接，并在IGBT T2集電極與直流電源Uwt正極之間串聯(lián)電阻Rwt、電 感L，IGBTT 1的集電極、IGBT T 2的發(fā)射極分別與另一直流電源U i的正、負(fù)極連接，并在IGBT T1集電極與直流電源U i正極之間串聯(lián)電阻R i; 所述電流可逆電路工作在升壓狀態(tài)下時，IGBT T1保持關(guān)斷，IGBT T2工作，功率逆向流 動；該工作狀態(tài)下的電流可逆電路由兩個分別接有反并聯(lián)二極管的IGBT串聯(lián)后再與電容C 并聯(lián)，其中，IGBT 1~2的集電極、發(fā)射極分別與直流電源Ui的正、負(fù)極連接，并在IGBT T2集電 極與直流電源Ui正極之間串聯(lián)電阻R i、電感L，IGBT T1的集電極、IGBT T 2的發(fā)射極分別與 另一直流電源Uwt的正、負(fù)極連接，并在IGBT T i集電極與直流電源U _正極之間串聯(lián)電阻 Rout； 2)通過控制電流可逆電路中的IGBT I\、IGBT T2的開通與關(guān)斷實現(xiàn)該電路在降壓和 升壓工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；無論是工作在降壓狀態(tài)還是升壓狀態(tài)，電路輸出電壓將受到阻抗氏、 Rwt、占空比d的影響，通過改變控制回路中占空比d的限幅值，有效拓寬輸出電壓U。的范 圍，實現(xiàn)輸出電壓U。的調(diào)節(jié)范圍最大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述限幅值的選取是采用的理論計算方 法得到；由能量守恒關(guān)系式得到輸出電壓U。的表達(dá)式，根據(jù)輸出電壓U。關(guān)于占空比d的函 數(shù)關(guān)系得到其最大值所對應(yīng)的d值，由此確定其控制回路中的限幅值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述輸出電壓U。的表達(dá)式在電流可逆電 路工作在降壓狀態(tài)下時為
；在電流可逆電路工作在升壓狀態(tài) 下時為
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制回路由電壓參考值Uref與反饋輸 出電壓U。作差模塊、PI控制器、限幅函數(shù)和PWM生成器串聯(lián)構(gòu)成；其輸出為電流可逆電路 提供觸發(fā)信號，控制兩IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制電路的運行模式；具體是采用對輸出 電壓U。的電壓閉環(huán)控制，電壓參考值U 與反饋輸出電壓U。作差后經(jīng)PI控制器與限幅函 數(shù)輸出，輸出波形與三角波經(jīng)PWM生成器得到IGBT的開關(guān)信號，從而控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān) 斷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于電力變換技術(shù)領(lǐng)域的一種拓寬輸出電壓范圍的電流可逆電路控制方法。電流可逆電路在電池內(nèi)阻固定的前提下，通過設(shè)定控制回路中占空比d的限幅值獲得輸出電壓Uo的最大值，拓寬輸出電壓Uo的范圍，實現(xiàn)輸出電壓Uo的調(diào)節(jié)范圍最大。其被廣泛應(yīng)用于儲能電池充放電領(lǐng)域，尤其應(yīng)用于風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電領(lǐng)域以及電動汽車領(lǐng)域，在實現(xiàn)電池與電網(wǎng)之間交互中發(fā)揮著重要的作用。
【IPC分類】H02M7-537
【公開號】CN104682756
【申請?zhí)枴緾N201510119089
【發(fā)明人】袁敞, 劉昌 , 徐永海, 李善穎, 吳濤, 賀惠民, 叢詩學(xué)
【申請人】華北電力大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月18日