一种母线电压平衡控制系统及方法与流程

本申请涉及电力电子，尤其是涉及一种母线电压平衡控制系统及方法。

背景技术：

1、在传统的光伏系统，如光伏储能系统；在离网模式下，有接不平衡负载的需求，特别是非线性的不平衡负载。这种场景会造成母线电压严重不均衡，常规利用三电平控制方法进行母线电压均衡的方法将无法达到母线电压平衡的目的。

2、为有效控制母线电压均衡；如图1，光伏储能系统一般会加入一个平衡桥用于平衡母线电压。但现行的平衡桥的控制相对比较复杂，因此在实际应用中急需一种简易的平衡桥控制方法。

技术实现思路

1、本申请的其中一个目的在于提供一种易于实施的母线电压平衡控制系统。

2、本申请的另一个目的在于提供一种易于实施的母线电压平衡控制方法。

3、为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种母线电压平衡控制系统，包括母线系统和平衡桥模块；所述平衡桥模块连接于所述母线系统的dc/ac单元侧，以使得所述母线系统的dc/ac单元侧的正负母线分别与母线中点之间通过所述平衡桥模块形成第一补偿电路和第二补偿电路；所述第一补偿电路和所述第二补偿电路进行交替互补导通，以使得所述母线系统的母线电压保持平衡；所述母线系统的dc/ac单元侧的正负母线分别与母线中点之间连接有电容；所述第一补偿电路对应的电容为上电容，其电压为vdc1；所述第二补偿电路对应的电容为下电容，其电压为vdc2；当vdc1＞vdc2；所述下电容进行充电，所述上电容进行放电，从而使vdc1下降，vdc2增加；当vdc1＜vdc2；所述上电容进行充电，所述下电容进行放电，从而使vdc1增加，vdc2下降；当vdc1=vdc2时，所述母线系统处于稳态。

4、优选的，所述平衡桥模块包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元的一端与正母线连接，所述第一开关单元的另一端通过电感与母线中点进行连接，从而所述母线系统的正母线与母线中点之间通过所述第一开关单元以及对应的电容形成所述第一补偿电路；所述第二开关单元的一端与负母线连接，所述第二开关单元的另一端通过电感与母线中点进行连接，从而所述母线系统的负母线与母线中点之间通过所述第二开关单元以及对应的电容形成所述第二补偿电路。

5、优选的，所述dc/ac单元采用三电平拓扑结构；或，所述dc/ac单元采用二电平拓扑结构，则所述母线系统于所述dc/ac单元侧的正负母线之间串联的一对电容中点为母线中点。

6、优选的，所述第一开关单元和所述第二开关单元均为半导体器件，且所述第一开关单元和所述第二开关单元分别以50%占空比进行互补驱动。

7、优选的，所述第一开关单元和所述第二开关单元采用三角波比较来形成驱动。

8、优选的，三角波比较值cmp的理论值为；考虑到平衡桥模块的死区时间，通过对三角波比较值cmp添加偏置量以平衡死区时间的稳态误差；其中，为三角波最大幅值。

9、优选的，三角波比较值的偏置量绝对值为；其中，为死区时间，ts为三角波的周期。

10、优选的，当母线中点的电流io_bal＞0时，三角波比较值的偏置量为；则在死区时间内所述平衡桥模块通过所述第二补偿电路进行续流；当母线中点的电流io_bal＜0时，三角波比较值的偏置量为；则在死区时间内所述平衡桥模块通过所述第一补偿电路进行续流。

11、一种母线电压平衡控制方法，应用于上述的母线电压平衡控制系统，包括如下步骤：

12、s100：对母线系统的正负母线电压差进行检测；

13、s200：当电压差的绝对值小于设定的阈值时，平衡桥模块以50%占空比互补驱动以进行母线电压的平衡；此时三角波比较值无需添加偏置量；

14、s300：当电压差的绝对值大于设定的阈值时，平衡桥模块以50%占空比互补驱动以进行母线电压的平衡；而三角波比较值适于根据母线系统的母线中点电流值的情况进行偏置量的添加。

15、优选的，步骤s300中对于三角波比较值的偏置量添加包括如下具体过程：

16、s310：求母线系统的中点电流io_bal的平均值；

17、s320：若平均值位于设定的阈值范围内，则平衡桥模块以50%占空比互补驱动以进行母线电压的平衡，且无需添加偏置量；

18、s330：若平均值位于设定的阈值范围外，则平衡桥模块以50%占空比互补驱动以进行母线电压的平衡，且对三角波比较值添加偏置量。

19、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

20、通过在母线系统的正负母线与母线中点之间分别设置补偿电路，进而通过补偿电路的补偿驱动来实现对母线系统的母线电压进行平衡。相比较传统方式，本申请的补偿电路的设置方式简单，且补偿电路的互补驱动方式也容易实施。

技术特征：

1.一种母线电压平衡控制系统，其特征在于，包括母线系统和平衡桥模块；所述平衡桥模块连接于所述母线系统的dc/ac单元侧，以使得所述母线系统的dc/ac单元侧的正负母线分别与母线中点之间通过所述平衡桥模块形成第一补偿电路和第二补偿电路；

2.如权利要求1所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：所述平衡桥模块包括第一开关单元和第二开关单元；

3.如权利要求2所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：所述dc/ac单元为三电平拓扑结构；

4.如权利要求2所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：所述第一开关单元和所述第二开关单元均为半导体器件，且所述第一开关单元和所述第二开关单元分别以50%占空比进行互补驱动。

5.如权利要求4所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：所述第一开关单元和所述第二开关单元采用三角波比较来形成驱动；三角波比较值cmp的理论值为；通过对三角波比较值cmp添加偏置量以平衡死区时间的稳态误差；其中，为三角波最大幅值。

6.如权利要求5所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：三角波比较值的偏置量绝对值为；其中，为死区时间，ts为三角波的周期。

7.如权利要求6所述的母线电压平衡控制系统，其特征在于：当母线中点的电流io_bal＞0时，三角波比较值的偏置量为；则在死区时间内所述平衡桥模块通过所述第二补偿电路进行续流；

8.一种应用于权利要求1所述的母线电压平衡控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的母线电压平衡控制系统的控制方法，其特征在于：步骤s300中对于三角波比较值的偏置量添加包括如下具体过程：

技术总结
本申请公开了一种母线电压平衡控制系统及方法；其中，系统包括母线系统和平衡桥模块；母线系统的DC/AC单元侧为三电平电路；平衡桥模块连接于母线系统的DC/AC单元侧，以使得母线系统的DC/AC单元侧的正负母线分别与母线中点之间通过平衡桥模块形成第一补偿电路和第二补偿电路；第一补偿电路和第二补偿电路进行交替互补导通，以使得母线系统的母线电压保持平衡。其中，方法根据母线系统的正负母线电压差以及母线中点电流的值来切换平衡桥模块的工作方式。本申请的有益效果：补偿电路的设置方式简单，且补偿电路的互补驱动方式也容易实施，可以有效的实现母线电压的均衡。

技术研发人员：王一鸣,甘正华,吴佳骜,许颇
受保护的技术使用者：锦浪科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15