CN114094827B - 三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法 - Google Patents

三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法,利用电流均衡控制占空比dPI,B12、电流均衡控制占空比dPI,B13、电流均衡控制占空比dPI,B45和电流均衡控制占空比dPI,B46消除相间电感电流偏差，可实现功率均衡；利用支撑电容电压均衡占空比Dv，消除支撑电容Ch1与支撑电容Ch2之间的电压偏差。本发明相比于电压环作为外环电流环作为内环的控制结构来讲，提高了***达到稳态的速度；输出电压控制器、均衡电压控制器和电流均衡控制器可独立设计，互不影响，增强了***工作的安全性。

Description

三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法。
背景技术
随着新能源技术的快速发展，太阳能光伏发电已经成为新能源发电的主力之一。当光伏***能量过多时，通过双向直流变换器正向运行将多余的电能转换为化学能储存于储能装置中；当光伏***能量不足时，储能装置通过双向直流变换器反向工作将能量提供给光伏***。储能装置与直流电网间通过双向直流变换器实现能量双向流动，保证了能量的高效利用，光伏发电***的工作特性使得微网***对双向直流变换器有着极大的需要。而三电平双向直流变换器相对两电平直流变换器而言，可以减小开关管的电压应力，并且非隔离式的直流变换器具有高效率、低成本、小体积的优势，可以广泛应用于大功率储能***。大功率工况下，通常采用交错并联方式以提升***的功率等级。但是由于元器件参数的误差以及不同的局部设计结构，交错并联工况下存在相间功率不均衡的问题，不仅导致开关器件电流应力增加，同时也会影响***的可靠性。目前，实现各相功率均衡的方法主要分为下垂控制法和有源控制法。下垂法需要在每一相的输出增加一个模拟电阻，利用各阶段的负荷调节特性斜率来实现功率均衡。有源控制法是在电流传感器的基础之上，通过检测相电流，达到功率均衡的目的。然而，这些均衡技术主要存在以下几个问题：
(1)下垂控制法在负载调整率和均衡性能上无法兼顾，导致其只能在小功率场合适用，并且由于该方法本身的下垂特性，导致其负载调节能力较差。
(2)传统的有源控制法采用电流传感器，通过对每一相的电感电流采样，引入传统的控制算法，进而达到功率均衡的效果。但是传统的控制策略电压环与电流环并未实现解耦，从而导致控制器的结构复杂，设计较为繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明提出的基于三相交错并联三电平双向直流变换器功率均衡控制方法，该控制方法的电路统一的输出电压外环、支撑电容均压环和四个独立的均衡电流环组成。为了简化控制器的结构设计，本发明采用了功率均衡解耦控制方法。该方法使用电流传感器分别对六个电感的电流进行采样，并将iL1和iL4作为电流调节器的输入实现整个***的功率均衡。其中电压外环用于实现变换器的稳压控制，均衡电压环是为了消除两个支撑电容之间的电压偏差，均衡电流环是为了消除电感之间的电流偏差，实现功率均衡。
本发明公开的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，所述直流变换器包括变换器开关主体部、与所述变换器开关主体部适配连接的电感单元组以及与所述变换器开关主体部适配连接的支撑电容组，所述变换器开关主体部包括若干可控的开关管，所述电感单元组包括与变换器开关主体部内相应开关管适配连接的电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5以及电感L6，所述支撑电容组包括支撑电容Ch1和Ch2；其特征是，所述功率均衡控制方法包括如下步骤：
步骤1、获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值并根据所述输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值/>确定输出电压闭环调节时的主占空比dPI；
步骤2、获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值并根据支撑电容电压值Vh1、支撑电容电压给定参考值/>确定支撑电容电压闭环调节时的支撑电容电压均衡占空比dV；
步骤3、通过电流传感器分别对电感L1-L6的电流进行采样，分别得出电感L1的电流iL1、电感L2的电流iL2、电感L3的电流iL3、电感L4的电流iL4、电感L5的电流iL5以及电感L6的电流iL6；
步骤4、构建电感L1、电感L2和第一电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L2的电流iL2为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12；
步骤5、构建电感L1、电感L3和第二电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L3的电流iL3为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13；
步骤6、构建电感L4、电感L5和第三电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L5的电流iL5为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45；
步骤7、构建电感L4、电感L6和第三电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L6的电流iL6为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46；
步骤8、根据上述主占空比dPI、支撑电容电压均衡占空比dV、电流均衡控制占空比dPIB12、电流均衡控制占空比dPIB13、电流均衡控制占空比dPIB45以及电流均衡控制占空比dPIB46，配置变换器开关主体部内所有开关管的占空比；
步骤9、将步骤8计算出的所有开关管的最终占空比由DSP传送给各个开关管，控制各开关器件的导通及关断。
进一步的，所述变换器开关主体部包括开关管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、开关管Sb1 Sb2、Sb3、Sb4以及开关管Sc1、Sc2、Sc3、Sc4，其中，开关管Sa1的第一端、开关管Sb1的第一端和开关管Sc1的第一端与支撑电容Ch1的第一端连接，开关管Sa1的第二端与开关管Sa2的第一端连接，开关管Sb1的第二端与开关管Sb2的第一端连接，开关管Sc1的第二端与开关管Sc2的第一端连接，开关管Sa2的第二端与开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端连接，开关管Sa3的第二端与开关管Sa4的第一端连接，开关管Sb3的第二端与开关管Sb4的第一端连接，开关管Sc3的第二端与开关管Sc4的第一端连接，开关管Sa4的第二端、开关管Sb4的第二端、开关管Sc4的第二端与支撑电容组内支撑电容Ch2的第二端连接；
支撑电容Ch2的第一端连接支撑电容Ch1的第二端、开关管Sa2的第二端、开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端；
开关管Sa1与开关管Sa2互补导通，开关管Sa3与开关管Sa4互补导通，开关管Sa1的载波与开关管Sa4的载波相差180°；开关管Sb1与开关管Sb2互补导通，开关管Sb3与开关管Sb4互补导通，开关管Sb1的载波与开关管Sb4的载波相差180°；开关管Sc1与开关管Sc2互补导通，开关管Sc3与开关管Sc4互补导通，开关管Sc1的载波与开关管Sc4的载波相差180°；Sa1、Sb1和Sc1三个开关管交错120°导通，Sa2、Sb2和Sc2三个开关管交错120°导通，Sa3、Sb3和Sc3三个开关管交错120°导通，，Sa4、Sb4和Sc4三个开关管交错120°导通。
进一步的，所述电感L1的一端与开关管Sa1的第二端以及开关管Sa2的第一端连接，电感L2的一端与开关管Sb1的第二端以及开关管Sb2的第一端连接，电感L3的一端与开关管Sc1的第二端以及开关管Sc2的第一端连接，所述电感L4的一端与开关管Sa3的第二端以及开关管Sa4的第一端连接，电感L5的一端与开关管Sb3的第二端以及开关管Sb4的第一端连接，电感L6的一端与开关管Sc3的第二端以及开关管Sc4的第一端连接；
电感L1的另一端、电感L2的另一端以及电感L3的另一端与滤波电容CL的一端连接，滤波电容CL的另一端与电感L4的另一端、电感L5的另一端以及电感L6的另一端连接。
进一步的，步骤1中，在获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值后，通过对输出负载电压给定参考值/>与输出负载电压Vout间的差值进行PI运算，以得到输出电压闭环调节时的主占空比dPI。
进一步的，步骤2中，获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及所述支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值后，通过对支撑电容电压给定参考值/>与支撑电容电压值Vh1间的差值进行PI运算，以得到支撑电容电压均衡占空比DV。
进一步的，测量电感L1的电流时，配置开关管Sa1导通且开关管Sb1和开关管Sc1关断；
测量电感L2的电流时，配置开关管Sa1关断和开关管Sc1关断且开关管Sb1导通；
测量电感L3的电流时，配置开关管Sc1导通且开关管Sb1关断和开关管Sa1关断；
测量电感L4的电流时，配置开关管Sa4导通且开关管Sb4和开关管Sc4关断；
测量电感L5的电流时，配置开关管Sa4关断和开关管Sc4关断且开关管Sb4导通；
测量电感L6的电流时，配置开关管Sc4导通且开关管Sb4关断和开关管Sa4关断。
进一步的，步骤4中，计算电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2差值，并对所述电流iL1与电流iL2的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12；步骤5中，计算电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3差值，并对所述电流iL1与电流iL3的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13。
进一步的，步骤6中，计算电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5差值，并对所述电流iL4与电流iL5的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45；步骤7中，计算电感L4的电流iL4与电感L6的电流iL6差值，并对所述电流iL4与电流iL6的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空dPIB46。
进一步的，所述步骤8中，所述变换器开关主体部内相应开关管的占空比为：
其中，D1为开关管Sa1的占空比，D2为开关管Sb1的占空比，D3为开关管Sc1的占空比，D4为开关管Sa4的占空比，D5为开关管Sb4的占空比，D6为开关管Sc4的占空比。
本发明的有益效果如下：
1、该控制策略结构相比于电压环作为外环电流环作为内环的控制结构来讲，提高了***达到稳态的速度；
2、输出电压控制器、均衡电压控制器和电流均衡控制器可独立设计，互不影响，增强了***工作的安全性；
附图说明
图1本发明的***拓扑图；
图2本发明的功率均衡控制方法示意图；
附图标记说明：1-第一电流闭环调节器、2-第二电流闭环调节器、3-第一电压闭环调节器、4-第二电压闭环调节器、5-第三电流闭环调节器、6-第四电流闭环调节器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，为了增强储能***工作的安全性，本发明公开的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，直流变换器包括变换器开关主体部、与变换器开关主体部适配连接的电感单元组以及与变换器开关主体部适配连接的支撑电容组，变换器开关主体部包括若干可控的开关管，电感单元组包括与变换器开关主体部内相应开关管适配连接的电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5以及电感L6，支撑电容组包括支撑电容Ch1和Ch2；
本实施例中，变换器开关主体部包括开关管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、开关管Sb1 Sb2、Sb3、Sb4以及开关管Sc1、Sc2、Sc3、Sc4，其中，开关管Sa1的第一端、开关管Sb1的第一端和开关管Sc1的第一端与支撑电容Ch1的第一端连接，开关管Sa1的第二端与开关管Sa2的第一端、电感L1连接，开关管Sb1的第二端与开关管Sb2的第一端、电感L2连接，开关管Sc1的第二端与开关管Sc2的第一端、电感L3连接，开关管Sa2的第二端与开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端连接，开关管Sa3的第二端与开关管Sa4的第一端、电感L4连接，开关管Sb3的第二端与开关管Sb4的第一端、电感L5连接，开关管Sc3的第二端与开关管Sc4的第一端、电感L6连接，开关管Sa4的第二端、开关管Sb4的第二端、开关管Sc4的第二端与支撑电容组内支撑电容Ch2的第二端连接；
支撑电容Ch2的第一端连接支撑电容Ch1的第二端、开关管Sa2的第二端、开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端；
开关管Sa1与开关管Sa2互补导通，开关管Sa3与开关管Sa4互补导通，开关管Sa1的载波与开关管Sa4的载波相差180°；开关管Sb1与开关管Sb2互补导通，开关管Sb3与开关管Sb4互补导通，开关管Sb1的载波与开关管Sb4的载波相差180°；开关管Sc1与开关管Sc2互补导通，开关管Sc3与开关管Sc4互补导通，开关管Sc1的载波与开关管Sc4的载波相差180°；Sa1、Sb1和Sc1三个开关管交错120°导通，Sa2、Sb2和Sc2三个开关管交错120°导通，Sa3、Sb3和Sc3三个开关管交错120°导通，，Sa4、Sb4和Sc4三个开关管交错120°导通。
具体地，开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、开关管Sc2、开关管Sc3、开关管Sc4均可以采用现有常用的可控开关管，如可采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)器件或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)器件等，具体类型可以根据实际需要选择，此处不再赘述。开关管的第一端为漏极端或源极端，开关管第二端为源极端或漏极端，具体与开关管所选的类型相关，通过在开关管的栅极端加载栅端电压能控制开关管的导通或关断，具体与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
一般地，在开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、开关管Sc2、开关管Sc3以及开关管Sc4上均反并联一续流二极管，以能满足直流变换器工作在不同状态下利用续流二极管续流，具体利用开关管以及与所述开关管反并联续流二极管进行电流流通的方式与现有直流变换器的工作过程相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
支撑电容组包括支撑电容Ch1以及支撑电容Ch2。电感单元组与变换器开关主体部适配连接时，电感L1的一端与开关管Sa1的第二端以及开关管Sa2的第一端连接，电感L2的一端与开关管Sb1的第二端以及开关管Sb2的第一端连接，电感L3的一端与开关管Sc1的第二端以及开关管Sc2的第一端连接，所述电感L4的一端与开关管Sa3的第二端以及开关管Sa4的第一端连接，电感L5的一端与开关管Sb3的第二端以及开关管Sb4的第一端连接，电感L6的一端与开关管Sc3的第二端以及开关管Sc4的第一端连接；
电感L1的另一端、电感L2的另一端以及电感L3的另一端与滤波电容CL的一端连接，滤波电容CL的另一端与电感L4的另一端、电感L5的另一端以及电感L6的另一端连接。
具体地，图1中，rL1为电感L1的等效电阻，rL2为电感L2的等效电阻，rL3为电感L3的等效电阻，rL4为电感L4的等效电阻，rL5为电感L5的等效电阻，rL6为电感L6的等效电阻。具体实施时，直流变换器具有端电压VL以及端电压VH，其中，端电压VL为与滤波电容CL相对应的一端电压，端电压VH为支撑电容组对应的电压，端电压VL、端电压VH的具体情况与直流变换器的工作模式相关，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明的功率均衡控制方法包括如下步骤：
步骤1、获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值并根据所述输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值/>确定输出电压闭环调节时的主占空比dPI；
具体地，可通过电压采样等方式获取输出负载电压Vout，由上述说明可知，输出负载电压Vout一般根据直流变换器的共模相关，即输出负载电压Vout为端电压VL或端电压VH，获取输出负载电压Vout的具体过程可以根据实际需要选择，此处不再赘述。根据直流变换器的工作模式以及与所述直流变换器负载的情况，可配置输出负载电压给定参考值输出负载电压给定参考值/>的具体给定情况可实际应用场景等相关，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
具体实施时，在获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值后，通过对输出负载电压给定参考值/>与输出负载电压Vout间的差值进行PI运算，以得到输出电压闭环调节时的主占空比dPI，即/>其中，s表示积分运算，KP、KI分别为比例系数与积分系数，比例系数KP以及积分系数KI的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。本发明实施例中，通过输出电压闭环调节时的主占空比dPI进行占空比控制时，可用于实现直流变换器输出的稳压控制。
步骤2、获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值并根据支撑电容电压值Vh1、支撑电容电压给定参考值/>确定支撑电容电压闭环调节时的支撑电容电压均衡占空比dV；
具体实施时，可以通过现有常用的电压采样技术手段得到支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1，支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值一般为直流变换器输入电压的一半；当然，实际应用中，也可以选择支撑电容Ch2的支撑电容电压值Vh2，具体可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
本发明实施例中，获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及所述支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值后，通过对支撑电容电压给定参考值/>与支撑电容电压值Vh1间的差值进行PI运算，以得到支撑电容电压均衡占空比DV；即有/>其中，KPV、KIV分别为比例系数与积分系数，s表示积分运算，比例系数KPV以及积分系数KIV的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。具体地，通过支撑电容电压均衡占空比DV，能消除支撑电容Ch1与支撑电容Ch2之间的电压偏差。
步骤3、通过电流传感器分别对电感L1-L6的电流进行采样，分别得出电感L1的电流iL1、电感L2的电流iL2、电感L3的电流iL3、电感L4的电流iL4、电感L5的电流iL5以及电感L6的电流iL6；
步骤4、构建电感L1、电感L2和第一电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L2的电流iL2为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12；
具体实施时，计算电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2的差值，并对所述电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12，即其中，KP,B1、KI,B1分别为比例系数以及积分系数，比例系数KP,B1以及积分系数KI,B1的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤5、构建电感L1、电感L3和第二电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L3的电流iL3为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13；
具体实施时，计算电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3的差值，并对所述电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13，即其中，KP,B1、KI,B1分别为比例系数以及积分系数，比例系数KP,B1以及积分系数KI,B1的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤6、构建电感L4、电感L5和第三电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L5的电流iL5为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45；
具体实施时，计算电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5的差值，并对所述电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45，即其中，KP,B2、KI,B2分别为比例系数以及积分系数，比例系数KP,B2以及积分系数KI,B2的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤7、构建电感L4、电感L6和第三电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L6的电流iL6为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46；
具体实施时，计算电感L4的电流iL4与电感L6的电流iL6的差值，并对所述电感L4的电流iL4与电感L6的电流iL6的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46，即其中，KP,B2、KI,B2分别为比例系数以及积分系数，比例系数KP,B2以及积分系数KI,B2的一般为经验值或通过多次调节确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
具体实施时，为了实现上述目的，一般在FPGA内还需要设置第一电流闭环调节器1、第二电流闭环调节器2、第一电压闭环调节器3、第二电压闭环调节器4、第三电流闭环调节器5及第四电流闭环调节器6，即通过第一电流闭环调节器1能对电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3的差值进行PI运算；通过第二电流闭环调节器2能对电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2差值进行PI运算；通过第三电流闭环调节器5能对电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5的差值进行PI运算；通过第四电流闭环调节器6能对采样平均电流I4与采样平均电流I6的差值进行PI运算；通过第一电压闭环调节器3对输出负载电压给定参考值与输出负载电压Vout间的差值进行PI运算。通过第二电压闭环调节器4对支撑电容电压给定参考值与支撑电容电压值Vh1间的差值进行PI运算。
步骤8、根据上述主占空比dPI、支撑电容电压均衡占空比dV、电流均衡控制占空比dPIB12、电流均衡控制占空比dPIB13、电流均衡控制占空比dPIB45以及电流均衡控制占空比dPIB46，配置变换器开关主体部内所有开关管的占空比。
变换器开关主体部内相应开关管的占空比为：
其中，D1为开关管Sa1的占空比，D2为开关管Sb1的占空比，D3为开关管Sc1的占空比，D4为开关管Sa4的占空比，D5为开关管Sb4的占空比，D6为开关管Sc4的占空比。
本发明实施例中，由于上述开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、开关管Sc2、开关管Sc3、开关管Sc4间的导通关系可知，在确定开关管Sa1的占空比D1、开关管Sb1的占空比D2、开关管Sc1的占空比D3、开关管Sa4的占空比D4、开关管Sb4的占空比D5以及开关管Sc4的占空比D6时，即能同时确定开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sc2、开关管Sc3相应的占空比，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。根据开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、开关管Sc2、开关管Sc3以及开关管Sc4相应的占空比，能具体实现对整个直流变换器工作状态的控制或配置，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤9、将步骤8计算出的所有开关管的最终占空比由DSP传送给各个开关管，控制各开关器件的导通及关断。
本发明的有益效果如下：
本发明实施例中，在确定开关管Sa1的占空比D1、开关管Sb1的占空比D2、为开关管Sc1的占空比D3、开关管Sa4的占空比D4、开关管Sb4的占空比D5、开关管Sc4的占空比D6时，利用主占空比dPI能实现直流变换器的稳压控制；利用电流均衡控制占空比dPI,B12、电流均衡控制占空比dPI,B13、电流均衡控制占空比dPI,B45和电流均衡控制占空比dPI,B46，能消除相间电感电流偏差，即可实现功率均衡；利用支撑电容电压均衡占空比Dv，能消除支撑电容Ch1与支撑电容Ch2之间的电压偏差。
确定主占空比dPI、支撑电容电压均衡占空比DV、电流均衡控制占空比dPI,B12、电流均衡控制占空比dPI,B13、电流均衡控制占空比dPI,B45和电流均衡控制占空比dPI,B46的过程相互独立，互不影响，增强了工作的安全性。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或***，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征在于，所述直流变换器包括变换器开关主体部、与所述变换器开关主体部适配连接的电感单元组以及与所述变换器开关主体部适配连接的支撑电容组，所述变换器开关主体部包括若干可控的开关管，所述电感单元组包括与变换器开关主体部内相应开关管适配连接的电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5以及电感L6，所述支撑电容组包括支撑电容Ch1和Ch2；其特征是，所述功率均衡控制方法包括如下步骤：
步骤1、获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值并根据所述输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值/>确定输出电压闭环调节时的主占空比dPI；
步骤2、获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值并根据支撑电容电压值Vh1、支撑电容电压给定参考值/>确定支撑电容电压闭环调节时的支撑电容电压均衡占空比dV；
步骤3、通过电流传感器分别对电感L1-L6的电流进行采样，分别得出电感L1的电流iL1、电感L2的电流iL2、电感L3的电流iL3、电感L4的电流iL4、电感L5的电流iL5以及电感L6的电流iL6；
步骤4、构建电感L1、电感L2和第一电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L2的电流iL2为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12；
步骤5、构建电感L1、电感L3和第二电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L1的电流iL1为基准值、电感L3的电流iL3为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13；
步骤6、构建电感L4、电感L5和第三电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L5的电流iL5为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45；
步骤7、构建电感L4、电感L6和第四电流调节器组成的独立电流闭环，以电感L4的电流iL4为基准值、电感L6的电流iL6为***电流反馈值，确定电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46；
步骤8、根据上述主占空比dPI、支撑电容电压均衡占空比dV、电流均衡控制占空比dPIB12、电流均衡控制占空比dPIB13、电流均衡控制占空比dPIB45以及电流均衡控制占空比dPIB46，配置变换器开关主体部内所有开关管的占空比；
步骤9、将步骤8计算出的所有开关管的最终占空比由DSP传送给各个开关管，控制各个开关管的导通及关断；
所述变换器开关主体部包括开关管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、开关管Sb1、Sb2、Sb3、Sb4以及开关管Sc1、Sc2、Sc3、Sc4，其中，开关管Sa1的第一端、开关管Sb1的第一端和开关管Sc1的第一端与支撑电容Ch1的第一端连接，开关管Sa1的第二端与开关管Sa2的第一端连接，开关管Sb1的第二端与开关管Sb2的第一端连接，开关管Sc1的第二端与开关管Sc2的第一端连接，开关管Sa2的第二端与开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端连接，开关管Sa3的第二端与开关管Sa4的第一端连接，开关管Sb3的第二端与开关管Sb4的第一端连接，开关管Sc3的第二端与开关管Sc4的第一端连接，开关管Sa4的第二端、开关管Sb4的第二端、开关管Sc4的第二端与支撑电容组内支撑电容Ch2的第二端连接；
支撑电容Ch2的第一端连接支撑电容Ch1的第二端、开关管Sa2的第二端、开关管Sa3的第一端、开关管Sb2的第二端、开关管Sb3的第一端、开关管Sc2的第二端以及开关管Sc3的第一端；
开关管Sa1与开关管Sa2互补导通，开关管Sa3与开关管Sa4互补导通，开关管Sa1的载波与开关管Sa4的载波相差180°；开关管Sb1与开关管Sb2互补导通，开关管Sb3与开关管Sb4互补导通，开关管Sb1的载波与开关管Sb4的载波相差180°；开关管Sc1与开关管Sc2互补导通，开关管Sc3与开关管Sc4互补导通，开关管Sc1的载波与开关管Sc4的载波相差180°；Sa1、Sb1和Sc1三个开关管交错120°导通，Sa2、Sb2和Sc2三个开关管交错120°导通，Sa3、Sb3和Sc3三个开关管交错120°导通，Sa4、Sb4和Sc4三个开关管交错120°导通；
电感L1的一端与开关管Sa1的第二端以及开关管Sa2的第一端连接，电感L2的一端与开关管Sb1的第二端以及开关管Sb2的第一端连接，电感L3的一端与开关管Sc1的第二端以及开关管Sc2的第一端连接，电感L4的一端与开关管Sa3的第二端以及开关管Sa4的第一端连接，电感L5的一端与开关管Sb3的第二端以及开关管Sb4的第一端连接，电感L6的一端与开关管Sc3的第二端以及开关管Sc4的第一端连接；
电感L1的另一端、电感L2的另一端以及电感L3的另一端与滤波电容CL的一端连接，滤波电容CL的另一端与电感L4的另一端、电感L5的另一端以及电感L6的另一端连接；
所述步骤8中，所述变换器开关主体部内相应开关管的占空比为：
其中，D1为开关管Sa1的占空比，D2为开关管Sb1的占空比，D3为开关管Sc1的占空比，D4为开关管Sa4的占空比，D5为开关管Sb4的占空比，D6为开关管Sc4的占空比。
2.根据权利要求1所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征是，步骤1中，在获取输出负载电压Vout以及输出负载电压给定参考值后，通过对输出负载电压给定参考值/>与输出负载电压Vout间的差值进行PI运算，以得到输出电压闭环调节时的主占空比dPI。
3.根据权利要求1所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征是，步骤2中，获取支撑电容Ch1的支撑电容电压值Vh1以及所述支撑电容Ch1的支撑电容电压给定参考值后，通过对支撑电容电压给定参考值/>与支撑电容电压值Vh1间的差值进行PI运算，以得到支撑电容电压均衡占空比dV。
4.根据权利要求3所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征是：测量电感L1的电流时，配置开关管Sa1导通且开关管Sb1和开关管Sc1关断；
测量电感L2的电流时，配置开关管Sa1关断和开关管Sc1关断且开关管Sb1导通；
测量电感L3的电流时，配置开关管Sc1导通且开关管Sb1关断和开关管Sa1关断；
测量电感L4的电流时，配置开关管Sa4导通且开关管Sb4和开关管Sc4关断；
测量电感L5的电流时，配置开关管Sa4关断和开关管Sc4关断且开关管Sb4导通；
测量电感L6的电流时，配置开关管Sc4导通且开关管Sb4关断和开关管Sa4关断。
5.根据权利要求1所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征是：步骤4中，计算电感L1的电流iL1与电感L2的电流iL2差值，并对所述电流iL1与电流iL2的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB12；步骤5中，计算电感L1的电流iL1与电感L3的电流iL3差值，并对所述电流iL1与电流iL3的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB13。
6.根据权利要求1所述的三相交错并联三电平双向直流变换器的功率均衡控制方法，其特征是：步骤6中，计算电感L4的电流iL4与电感L5的电流iL5差值，并对所述电流iL4与电流iL5的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB45；步骤7中，计算电感L4的电流iL4与电感L6的电流iL6差值，并对所述电流iL4与电流iL6的差值进行PI运算，以得到电流闭环调节时的电流均衡控制占空比dPIB46。
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