dref> 0 时：
[0146] Gi似=Vi-Vo。
[0147] 所述步骤（3-3)和（4-3)中的a_buck通过下式确定：
[01 4引 当idref> 0 时：
[0150] Gi似=Vi-Vo
[0151] 所述步骤（3-4)的a_boost通过下式确定：
[01 5引 当idref《0时：
[0154]Gi似=Vi-Vo
[01巧]所述步骤（4-4)中的a_boost通过下式确定：
[01 5 引 当idref>0 时：
[015 引Gi似=Vi-Vo。
[0159] 测试直流变换器功率系统如图5所示，由4台SOkWPCS和一台直流变换器模块组 成，对模块功率双向流动进行测试，其中PCS1、PCS2进行电压控制，模拟接入直流系统电压 源，PCS3、PCS4电压控制，模拟控制多端口直流变换器的直流母线电压；直流变换器模块通 过控制11、L2电抗器电流进行双向功率流动测试。
[0160] 最后应当说明的是；W上实施例仅用W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尽管参照上述实施例应当理解；依然可W对本发明的【具体实施方式】 进行修改或者等同替换，送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 请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种双向多端口非隔离直流变换器，其特征在于：所述直流变换器包括至少两个其 中一端与微电网连接的直流变换器模块；所述直流变换器模块包括两个串联的上管模块、 下管模块、与所述上管模块并联的电容Cl和与所述下管模块并联的电容C2 ;所述上管模块 包括串联的上管开关Tl和下管开关T2且所述下管开关T2并联电容C3 ;所述下管模块包 括串联的上管开关T3和下管开关T4且所述上管开关T3并联电容C4。2. 如权利要求1所述的一种双向多端口非隔离直流变换器，其特征在于：所述上管开 关Tl与二极管Dl反向并联；所述下管开关T2与二极管D2反向并联；所述上管开关T3与 二极管D3反向并联；所述下管开关T4和与二极管D4反向并联。3. 如权利要求2所述的一种双向多端口非隔离直流变换器，其特征在于：在所述下管 开关T2集电极和所述电容C3对应的连接端间设有电感L1。4. 如权利要求2所述的一种双向多端口非隔离直流变换器，其特征在于：在所述下管 开关T3中的发射极和所述电容C4对应的连接端间设有电感L2。5. 如权利要求1-4任意一项所述的一种直流变换器的控制方法，其特征在于：所述控 制方法包括母线电压控制过程和母线电流控制过程；所述母线电压控制过程包括正母线电 压控制过程和负母线电压控制过程；所述母线电流控制过程包括正母线电流控制过程和负 母线电流控制过程。6. 如权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于：所述正母线电压控制过程包括以 下步骤： (1-1)接收恒压控制指令以及恒压控制指令值Vdraf ; (1-2)通过模数转换电路采样电压反馈值ν1+〇?)和iu〇i); (1-3)确定电压环PI参数kp u和kl u; (1-4)确定电压闭环PI控制输出电流指令idraf ; (1-5)若所述idraf > 0,所述直流变换器工作在buck模式，确定a _buck，控制Tl的PffM 占空比，T2封闭； 若所述idraf < 0,所述直流变换器工作在boost模式，确定a _b〇〇st，控制T2的PffM占 空比，Tl封闭； (1-6)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PffM驱动Tl和T2信号，返 回步骤（1-1)。7. 如权利要求6所述的一种控制方法，其特征在于：所述负母线电压控制过程包括以 下步骤： (2-1)接收恒压控制指令以及恒压控制指令值Vdraf ; (2-2)通过模数转换电路采样电压反馈值V1 ω，i⑶k); (2-3)确定电压环PI参数kp u和kl u ; (2-4)确定电压闭环PI控制输出电流指令idraf ; (2-5)若所述idraf > 0,所述直流变换器工作在buck模式，确定a _buck，控制T4的PffM 占空比，T3封闭； 若所述idraf < 0,所述直流变换器工作在boost模式，确定a _b〇〇st，控制T3的PffM占 空比，T4封闭； (2-6)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PffM驱动T3和T4信号，返 回步骤（2-1)。8. 如权利要求7所述的一种控制方法，其特征在于：所述正母线电流控制方法过程包 括以下步骤： (3-1)接收恒电流控制指令以及电流控制指令值Idraf ; (3-2)通过模数转换电路采样电压反馈值iu〇i); (3-3)若所述idraf > 0,所述直流变换器工作在buck模式，确定a _buck，控制Tl的PffM 占空比，T2封闭； (3-4)若所述idraf < 0,所述直流变换器工作在boost模式，确定a _b〇〇st，控制T2的 PffM占空比，Tl封闭； (3-5)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PffM驱动Tl和T2信号，返 回步骤（3-1)。9. 如权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于：所述负母线电流控制方法过程包 括以下步骤： (4-1)接收恒电流控制指令以及电流控制指令值Idraf ; (4-2)通过模数转换电路采样电压反馈值L00 ; (4-3)若所述idraf > 0,所述直流变换器工作在buck模式，确定a _buck，控制T4的PffM 占空比，T3封锁； (4-4)若所述idraf < 0,所述直流变换器工作在boost模式，确定a _b〇〇st，控制T3的 PffM占空比，T4封锁； (4-5)根据所述直流变换器的工作模式以及相应占空比发出PffM驱动T3和T4信号，返 回步骤（4-1)。10. 如权利要求7-9任意一项所述的一种控制方法，其特征在于：所述步骤（1-3)和步 骤（2-3)中的电压环PI参数kp u和kl u通过下式确定：其中，kp_u为电压环比例系数,kl u为电压环积分系数；Kpt^U1。和K11均为常数，Vdraf 电流外环指令值，ν1〇?)直流公共母线电压第k次采样值，U_为电压偏差绝对值最小值，Uniax : 为电压偏差绝对值最大值； 所述步骤（1-4)和步骤（2-4)中的电流指令idraf通过下式确定：其中，idraf :为内环电流指令，Ts :采样周期； 所述步骤（1-5)和步骤（2-5)中的a_buck通过下式确定： 当 idraf > 0 时：ei(k) = Vi_Vo 其中，a :PWM占空比，Kpi :电流内环比例系数，K11 :电流内环积分系数，V1 :输入电压， V。：输出电压； 所述步骤（1-5)的a_boost通过下式确定： 当idraf彡O时：所述步骤（2-5)的a_boost通过下式确定： 当 idraf > O 时：11. 如权利要求10任意一项所述的一种控制方法，其特征在于：所述步骤（3-3)和步 骤（4-3)中的a_buck通过下式确定：所述步骤（3-4)的a_boost通过下式确定：所述步骤（4-4)中的a_boost通过下式确定：12. 如权利要求6-9任意一项所述的一种控制方法，其特征在于： 当双向直流变换器正极正向工作时，所述Tl和D2配合工作，直流变换器处于Buck模 式；当Tl导通时，电容Cl侧电压加到二极管Dl、电感Ll和输出电容C3上，故二极管D2 截止；此时加在电感Ll上的电压为Vi+>Vo+，故电感电流线性增加能量以磁场能的形式存 储在电感Ll中，并同时向输出电压Vo侧充电；当Tl关断时，电感电流通过二极管D2续 流，电感电流线性减小，电感Ll的储能向电容C3转移； 当双向直流变换器负极正向工作时，T4和二极管D3配合工作，直流处于Buck降压模 式；当T4导通时，电容C2侧电压加到二极管D4、电感L2和输出电容C4上，故二极管D3 截止；此时加在电感L2上的电压为Vi_>V0_，故电感电流线性增加能量以磁场能的形式存 储在电感L2中，并同时向输出电压Vo侧充电；当T4关断时，电感电流通过二极管D3续 流，电感电流线性减小，电感L2的储能向电容C4转移。13.如权利要求6-9任意一项所述的一种控制方法，其特征在于： 当双向直流变换器正极反向工作时，Τ2和二极管Dl配合工作，所述直流变换器处于 boost模式；所述Τ2导通时，电容C3全部加到电感上，电感电流线性增加，电能以磁场 能的形式存储在电感Ll中，二极管Dl截止；当T2关断时，电感电流通过二极管Dl向输入 电压Vi侧流动，电容C3和电感Ll上的储能向电容Cl转移，即给Cl充电； 当双向直流变换器负极反向工作时，T3和二极管D4配合工作，直流处于boost模式； T3导通时，电容C4全部加到电感上，电感电流线性增加，电能以磁场能的形式存储在电感 L2中，二极管D4截止；当T3关断时，电感电流通过二极管D4向输入电压Vi侧流动，电容 C4和电感L2上的储能向电容C2转移，即给电容C2充电。
【专利摘要】本发明涉及一种双向多端口非隔离直流变换器及其控制方法，所述直流变换器包括至少两个其中一端与微电网连接的直流变换器模块；所述直流变换器模块包括两个串联的上管模块、下管模块、与所述上管模块并联的电容C1和与所述下管模块并联的电容C2；所述上管模块包括串联的上管开关T1和下管开关T2且所述下管开关T2并联电容C3；所述下管模块包括串联的上管开关T3和下管开关T4且所述上管开关T3并联电容C4。所述控制方法包括正母线电压控制过程、负母线电压控制过程、正母线电流控制过程和负母线电流控制过程。本申请每个模块均可实现能量的双向流动，可以根据需求控制指定端口的电压或者功率。
【IPC分类】H02M3/10
【公开号】CN105429459
【申请号】CN201410483977
【发明人】李官军, 丁杰, 胡金杭, 陶以彬, 周晨, 余豪杰, 杨波, 赫卫国, 冯鑫振, 刘欢, 曹远志, 朱红保, 李跃龙, 卢俊峰, 鄢盛驰, 俞斌, 桑丙玉, 王德顺
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年9月19日