一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置与流程
本发明涉及直流变换技术领域，具体涉及一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法和装置。
背景技术：
考虑到多个交直流电压变换匹配，功率双向主动控制，以及不同电压等级间电气隔离与接地保护等关键问题，交直流多电压等级无缝混合配电系统是面向未来能源互联网的新型配电发展方向。作为混合配电系统的直流变换环节，多采用具有高功率密度、高效率、结构简单、软开关等优势等优点的双向隔离型直流变换器，通过双向隔离型直流变换器实现混合配电系统中多个直流电压等级间隔离、变换与功率控制。
双向隔离型直流变换器输出端连接分布式电源(电池、电容、有源负荷等)，其输入端连接直流母线，其内部的高频变压器变比为双向隔离型直流变换器输入端直流电压和输出端直流电压的比值。理想运行状态下，双向隔离型直流变换器输入端直流电压与输出电直流电压恒定且输入端直流电压与输出电直流电压匹配，即高频变压器变比为1。然而，实际运行过程中，输出电直流电压随着运行状态变化发生波动，输入电直流电压也会因接入母线负荷增大或减小而波动，此时双向隔离型直流变换器两侧电压偏离原有标准值，则高频变压器变比不再为1，即双向隔离型直流变换器电压不匹配。双向隔离型直流变换器的电压不匹配容易导致双向隔离型直流变换器出现特性丢失问题，主要表现为：
1)双向隔离型直流变换器的中高频交流环节电流波形系数变化，直接体现是交流环节电流谐波量变化，电流应力提升，带来开关管、高频变压器的损耗变化；
2)双向隔离型直流变换器原有可实现软开关开断条件发生变化，造成双向隔离型直流变换器的软开关特性丢失，变为硬性开断，开关损耗增加，双向隔离型直流变换器整体效率变低。
针对以上双向隔离型直流变换器的电压不匹配容易导致双向隔离型直流变换器出现特性丢失问题，现有技术中一般以回流功率为优化计算目标函数对双向隔离型直流变换器进行优化控制，一方面，回流功率并不能完全等效为软开关的等效数学模型，建模计算结果与控制结果都不准确；另一方面，采用回流功率建模过程过于复杂，数学计算量过大，不能直接直观表现软开关补偿控制原理，导致双向隔离型直流变换器整体运行效率较低，且运行性能差。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中运行效率较低且运行性能差的不足，本发明提供一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，包括：
获取双向隔离型直流变换器中dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率；
当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；
基于所述移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行电压补偿。
所述基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差，包括：
基于dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；
基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。
所述基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：
当vin/mvout＞1时，基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当vin/mvout＜1时，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。
当vin/mvout＞1时，所述第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差按下式确定：
式中，α1为dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的直流侧电压。
所述基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：
当vin/mvout＞1时，满足α2＝α3，将
当vin/mvout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，vout_ref为ac/dc变换器的直流侧电压参考值。
所述dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系按下式确定：
式中，
所述dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系按下式确定：
式中，pab(2n+1)为2n+1次谐波下dc/ac变换器的有功功率，pcd(2n+1)为2n+1次谐波下ac/dc变换器的有功功率，xs(2n+1)为中间量，且xs(2n+1)＝(2n+1)ωls-(1/(2n+1)ωc)。
另一方面，本发明还提供一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制装置，包括：
获取模块，用于获取双向隔离型直流变换器中dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率；
计算模块，用于当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时基于所述有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；
控制模块，用于基于所述移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行电压补偿。
所述计算模块包括：
确定单元，用于基于dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；
计算单元，用于基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。
所述计算单元具体用于：
当vin/mvout＞1时，基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当vin/mvout＜1时，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于所述dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。
当vin/mvout＞1时，所述计算单元按下式确定所述第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差：
式中，α1为dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的直流侧电压。
所述计算单元具体用于：
当vin/mvout＞1时，满足α2＝α3，将
当vin/mvout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，vout_ref为ac/dc变换器的直流侧电压参考值。
所述确定单元按下式确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，
所述确定单元按下式确定所述dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，pab(2n+1)为2n+1次谐波下dc/ac变换器的有功功率，pcd(2n+1)为2n+1次谐波下ac/dc变换器的有功功率，xs(2n+1)为中间量，且xs(2n+1)＝(2n+1)ωls-(1/(2n+1)ωc)。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法中，获取双向隔离型直流变换器中dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率；当所述双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；基于所述移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行电压补偿，基于双向隔离型直流变换器的移相控制角度差实现双向隔离型直流变换器电压不匹配补偿控制，提高了双向隔离型直流变换器整体运行效率，且改善了运行性能；
本发明提供的技术方案通过相量分析法得到移相控制下双向隔离型直流变换器的相量，进而通过双向隔离型直流变换器的相量确定变换器两侧电压匹配情况，通过引入内移相实现双向隔离型直流变换器电压匹配控制。
附图说明
图1是本发明实施例中双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法流程图；
图2是本发明实施例中vin/mvout＞1、vin＝vin_ref且mvout<mvout_ref的补偿控制向量图；
图3是本发明实施例中vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图；
图4是本发明实施例中vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＝mvout_ref的补偿控制向量图；
图5是本发明实施例中vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＜mvout_ref的补偿控制向量图；
图6是本发明实施例中vin/mvout＞1、vin＜vin_ref且mvout＜mvout_ref的补偿控制向量图；
图7是本发明实施例中vin/mvout＜1、vin＝vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图；
图8是本发明实施例中vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图；
图9是本发明实施例中vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＝mvout_ref的补偿控制向量图；
图10是本发明实施例中vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＜mvout_ref的补偿控制向量图；
图11是本发明实施例中vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图；
图12是本发明实施例中双向隔离型直流变换器拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：
s101：获取双向隔离型直流变换器中dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率；
s102：当双向隔离型直流变换器两侧电压不匹配时，基于有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；
s103：基于移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行电压补偿。
本发明实施例中双向隔离型直流变换器拓扑结构图如图12所示，双向隔离型直流变换器包括dc/ac变换器、第一谐振单元、高频变压器t、第二谐振单元和ac/dc变换器，其中，dc/ac变换器包括第一桥臂和第二桥臂，开关管s1和开关管s3构成了第一桥臂，开关管s2和开关管s4构成了第二桥臂，ac/dc变换器包括第三桥臂和第四桥臂，开关管q1和开关管q3构成了第三桥臂，开关管q2和开关管q4构成了第四桥臂，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的交流侧电压。
基于有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差，包括：
基于dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；
基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。
基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，分为以下两种情况：
当vin/mvout＞1时，基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当vin/mvout＜1时，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。
当vin/mvout＞1时，第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差按下式确定：
式中，α1为dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的直流侧电压。
基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，包括：
当vin/mvout＞1时，满足α2＝α3，将
当vin/mvout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，vout_ref为ac/dc变换器的直流侧电压参考值。
dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差定义为α1，第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差定义为α2，第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差定义为α3。3种移相控制方式对应的移相角度定义如下：
1)传统单移相控制方式：dc/ac变换器与ac/dc变换器不存在内移相控制，仅在dc/ac变换器与ac/dc变换器间存在外移相控制，此时对应α1＝0且α2＝α3。
2)扩展移相控制：dc/ac变换器或ac/dc变换器存在内移相控制，且dc/ac变换器与ac/dc变换器间存在外移相控制，此时对应于α1≠0且α2＝α3，或α1＝0且α2≠α3。
3)双重移相控制：dc/ac变换器与ac/dc变换器均存在内移相控制，且内移相角相等，dc/ac变换器与ac/dc变换器间存在外移相控制，此时对应于α1≠0且α1＝α3-α2。
根据以上定义，移相控制下dc/ac变换器的交流侧电压和ac/dc变换器的交流侧电压表示为：
其中，vab(t)为dc/ac变换器的交流侧电压，vcd(t)为ac/dc变换器的交流侧电压。采用基尔霍夫电压定律描述变换器的交/交环节，可得出动态方程
由此，可以按下式确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，
于是，可得则变换器交流环节(2n+1)th相量方程为：
进一步可得，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂的交流电压(2n+1)th分量表达式分别为：
则hb1、hb2的视在功率、有功功率、无功功率(2n+1)th分量表达式分别为：
其中，qab(2n+1)为2n+1次谐波下dc/ac变换器的无功功率，qcd(2n+1)为2n+1次谐波下ac/dc变换器的无功功率，且qab(2n+1)+qcd(2n+1)＝ql(2n+1)，ql(2n+1)为谐振单元的无功功率。
于是，可以按下式确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，pab(2n+1)为2n+1次谐波下dc/ac变换器的有功功率，pcd(2n+1)为2n+1次谐波下ac/dc变换器的有功功率，xs(2n+1)为中间量，且xs(2n+1)＝(2n+1)ωls-(1/(2n+1)ωc)。
本发明实施例1中，直流变换器两侧直流电压变化情况如表1：
表1：
当vin/mvout＝1时，双向隔离型直流变换器不存在电压不匹配，无需补偿，双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的计算具体分为vin/mvout＞1和vin/mvout＜1两种情况，下面介绍双向隔离型直流变换器电压补偿控制方法的具体过程：
(1)vin/mvout＞1具体可以分为以下几种情况：
1-1)vin/mvout＞1、vin＝vin_ref且mvout<mvout_ref：
基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，
1-2)vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＞mvout_ref：
基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，
1-3)vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＝mvout_ref：
基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，
1-4)vin/mvout＞1、vin＞vin_ref且mvout＜mvout_ref，基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，
1-5)vin/mvout＞1、vin＜vin_ref且mvout＜mvout_ref，基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，
(2)vin/mvout＜1具体可以分为以下几种情况：
2-1)vin/mvout＜1、vin＝vin_ref且mvout＞mvout_ref，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，即α1＝0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；vin/mvout＜1、vin＝vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图如图7所示；
2-2)vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，即α1＝0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图如图8所示；
2-3)vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＝mvout_ref，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，即α1＝0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＝mvout_ref的补偿控制向量图如图9所示；
2-4)vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＜mvout_ref，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，即α1＝0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＜mvout_ref的补偿控制向量图如图10所示；
2-5)vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，即α1＝0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；vin/mvout＜1、vin＜vin_ref且mvout＞mvout_ref的补偿控制向量图如图11所示。
本发明实施例1通过相量分析法建立了移相控制下双向隔离型直流变换器的相量表达式与控制相量图，进而通过相量表达式分析变换器两侧电压匹配情况，通过引入内移相实现电压的匹配控制。
上述s103中，基于移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行电压补偿，具体是通过双向隔离型直流变换器的移相控制角度差使dc/ac变换器的交流侧电压幅值和ac/dc变换器的交流侧电压幅值相等，进而实现双向隔离型直流变换器两侧电压匹配，同时满足双向隔离型直流变换器传输有功功率的要求。
实施例2
基于同一发明构思，本发明实施例2还提供一种双向隔离型直流变换器电压补偿控制装置，包括：
获取模块，用于获取双向隔离型直流变换器中dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率；
计算模块，用于基于有功功率计算双向隔离型直流变换器的移相控制角度差；
控制模块，用于基于移相控制角度差对dc/ac变换器和ac/dc变换器进行控制。
计算模块包括：
确定单元，用于基于dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系；
计算单元，用于基于获取的dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差、ac/dc变换器中第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差以及ac/dc变换器中第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差。
计算单元具体用于：
当vin/mvout＞1时，基于dc/ac变换器的直流侧电压、ac/dc变换器的直流侧电压和高频变压器的变比计算第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，并基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
当vin/mvout＜1时，确定dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差为0，基于dc/ac变换器的直流侧电压、高频变压器的变比以及dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系计算第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的交流侧电压，m为双向隔离型直流变换器中高频变压器的变比。
当vin/mvout＞1时，计算单元按下式确定第二桥臂与第一桥臂的移相控制角度差：
式中，α1为dc/ac变换器中第二桥臂与dc/ac变换器中第一桥臂的移相控制角度差，vin为dc/ac变换器的直流侧电压，vout为ac/dc变换器的直流侧电压。
计算单元具体用于：
当vin/mvout＞1时，满足α2＝α3，将
当vin/mvout＜1时，满足α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)，将α1＝0以及α2＝α3-2arccos(vout_ref/vout)带入dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系，得到第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差和第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差；
其中，α2为第三桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，α3为第四桥臂与第一桥臂的移相控制角度差，vout_ref为ac/dc变换器的直流侧电压参考值。
确定单元按下式确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自的交流侧电压谐波分量以及双向隔离型直流变换器的交流电流谐波分量与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，
确定单元按下式确定dc/ac变换器和ac/dc变换器各自传输的有功功率与双向隔离型直流变换器的移相控制角度差的关系：
式中，pab(2n+1)为2n+1次谐波下dc/ac变换器的有功功率，pcd(2n+1)为2n+1次谐波下ac/dc变换器的有功功率，xs(2n+1)为中间量，且xs(2n+1)＝(2n+1)ωls-(1/(2n+1)ωc)。
为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！