一种拓宽输出电压范围的电流可逆电路控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力变换技术领域，尤其是涉及一种拓宽输出电压范围的电流可逆电 路控制方法。
【背景技术】
[0002] 电流可逆电路被广泛应用在储能电池充放电领域，尤其应用于风电、光伏发电等 新能源发电领域以及电动汽车领域，在实现电池与电网交互中发挥着重要的作用。电流可 逆电路是降压电路（Buck)和升压电路（Boost)的组合，通过控制开关器件的导通和关断来 实现功率的双向流动。而在现有技术中，电流可逆电路仅仅被考虑了其降压和升压功能，但 实际在运行过程中储能电池不可能是理想电源，电池内阻（Ri、〇是不可忽视的因素，在 不考虑电池内阻情况下，其输出电压仅与占空比d相关。因此，在不考虑储能电池内阻的情 况下仅通过调节占空比d控制电流可逆电路的方法存在着很大的误差。本发明涉及一种拓 宽输出电压范围的电流可逆电路控制方法，考虑了非理想电源中电池内阻的问题，研宄了 电池内阻对输出电压产生的影响，并在此基础上通过控制电流可逆电路占空比d，实现了输 出电压范围的最大拓宽。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提出了 一种拓宽输出电压范围的电流可逆电路控制方法，其特 征在于，包括：
[0004] 1)采用电流可逆电路实现功率双向流动和电压升降压变换，所述电流可逆电路工 作在降压状态下时，IGBT T2保持关断，IGBT 工作，功率正向流动；该工作状态下的电流 可逆电路由两个分别接有反并联二极管的IGBT串联后再与电容C并联，其中，IGBT T2的集 电极、发射极分别与直流电源Uwt的正、负极连接，并在IGBT T2集电极与直流电源Uwt正极 之间串联电阻ICt、电感L，IGBT 的集电极、IGBT 1~2的发射极分别与另一直流电源1的 正、负极连接，并在IGBT 集电极与直流电源U ,正极之间串联电阻R i;
[0005] 所述电流可逆电路工作在升压状态下时，IGBT 保持关断，IGBT T 2工作，功率逆 向流动；该工作状态下的电流可逆电路由两个分别接有反并联二极管的IGBT串联后再与 电容C并联，其中，IGBT 1~2的集电极、发射极分别与直流电源Ui的正、负极连接，并在IGBT T2集电极与直流电源Ui正极之间串联电阻Rp电感L，IGBT 的集电极、IGBT 丁2的发射极 分别与另一直流电源Uwt的正、负极连接，并在IGBT T i集电极与直流电源U wt正极之间串 联电阻ICt;
[0006] 当电路工作在降压（Buck)状态时，IGBT T2保持关断，IGBT 工作，功率正向流 动，电压源A发出功率，电压源U _吸收功率，根据能量守恒可得：
[0007] UiILton= I jRiUlLXutT+UoutlLT (1)
[0008] 由⑴得
【主权项】
1. 一种拓宽输出电压范围的电流可逆电路控制方法，其特征在于，包括：1)采用电流 可逆电路实现功率双向流动和电压升降压变换，所述电流可逆电路工作在降压状态下时， IGBT T2保持关断，IGBT T1工作，功率正向流动；该工作状态下的电流可逆电路由两个分别 接有反并联二极管的IGBT串联后再与电容C并联，其中，IGBT 1~2的集电极、发射极分别与 直流电源Uwt的正、负极连接，并在IGBT T2集电极与直流电源Uwt正极之间串联电阻Rwt、电 感L，IGBTT 1的集电极、IGBT T 2的发射极分别与另一直流电源U i的正、负极连接，并在IGBT T1集电极与直流电源U i正极之间串联电阻R i; 所述电流可逆电路工作在升压状态下时，IGBT T1保持关断，IGBT T2工作，功率逆向流 动；该工作状态下的电流可逆电路由两个分别接有反并联二极管的IGBT串联后再与电容C 并联，其中，IGBT 1~2的集电极、发射极分别与直流电源Ui的正、负极连接，并在IGBT T2集电 极与直流电源Ui正极之间串联电阻R i、电感L，IGBT T1的集电极、IGBT T 2的发射极分别与 另一直流电源Uwt的正、负极连接，并在IGBT T i集电极与直流电源U _正极之间串联电阻 Rout； 2)通过控制电流可逆电路中的IGBT I\、IGBT T2的开通与关断实现该电路在降压和 升压工作状态的转换；无论是工作在降压状态还是升压状态，电路输出电压将受到阻抗氏、 Rwt、占空比d的影响，通过改变控制回路中占空比d的限幅值，有效拓宽输出电压U。的范 围，实现输出电压U。的调节范围最大。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述限幅值的选取是采用的理论计算方 法得到；由能量守恒关系式得到输出电压U。的表达式，根据输出电压U。关于占空比d的函 数关系得到其最大值所对应的d值，由此确定其控制回路中的限幅值。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述输出电压U。的表达式在电流可逆电 路工作在降压状态下时为
；在电流可逆电路工作在升压状态 下时为
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制回路由电压参考值Uref与反馈输 出电压U。作差模块、PI控制器、限幅函数和PWM生成器串联构成；其输出为电流可逆电路 提供触发信号，控制两IGBT的导通与关断，从而控制电路的运行模式；具体是采用对输出 电压U。的电压闭环控制，电压参考值U 与反馈输出电压U。作差后经PI控制器与限幅函 数输出，输出波形与三角波经PWM生成器得到IGBT的开关信号，从而控制IGBT的导通与关 断。
【专利摘要】本发明公开了属于电力变换技术领域的一种拓宽输出电压范围的电流可逆电路控制方法。电流可逆电路在电池内阻固定的前提下，通过设定控制回路中占空比d的限幅值获得输出电压Uo的最大值，拓宽输出电压Uo的范围，实现输出电压Uo的调节范围最大。其被广泛应用于储能电池充放电领域，尤其应用于风电、光伏发电等新能源发电领域以及电动汽车领域，在实现电池与电网之间交互中发挥着重要的作用。
【IPC分类】H02M7-537
【公开号】CN104682756
【申请号】CN201510119089
【发明人】袁敞, 刘昌 , 徐永海, 李善颖, 吴涛, 贺惠民, 丛诗学
【申请人】华北电力大学, 国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月18日