一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法与流程

本发明涉及简化功率解耦算法，尤其涉及一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法。

背景技术：

1、在新能源发电行业，多端口变换器得到了广泛应用，如三有源桥dc-dc变换器(tab，triple active bridge)，尤其是在风力发电储能以及储能等新能源发电系统。

2、然而，由于所有端口共享一个变压器，多端口变换器存在严重的功率流耦合问题。当某一端口出现功率变化时，其相位角变化会连带引起其它端口出现功率波动。为解决功率耦合问题，传统基于基波分析法的功率解耦方法解耦精度较低，而使用复杂建模或者复杂控制的功率解耦需要进行非常复杂的推导，建模难度很大，无法在工程上应用。因此缺少用于新能源发电多端口变换器解决现有技术问题。

3、在所有功率解耦控制方法中，频域建模前馈控制是在不占用过多计算量的同时保证功率解耦的精确性的功率解耦解决方案。它的独特优势在于对内部相移状态下的无缝适用性。然而，在实际应用中，计算工作量和计算精度之间存在权衡。为了在不占用过多计算量的同时保证功率解耦的精确性，本发明提供了一种基于频域建模的针对多端口变换器，通过简化，将考虑内部相移和高阶谐波的功率解耦算法简化为只涉及基本算术运算的表达式。

技术实现思路

1、本发明公开一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，能够在不占用过多计算量的同时保证多端口变换器功率解耦的精确性。

2、为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，包括如下步骤：

3、s1、检测多端口变换器各端口的电压信号vk，其中k为端口编号；

4、s2、对于需要控制输出电流的端口，检测各端口的电流信号ik；

5、s3、针对各端口的控制目标：

6、当k端口以输出电压为控制目标时，将期望电压值vk_ref和检测得到的电压值vk相减得到误差vk_err，并通过补偿器追踪误差vk_err，得到初始移相角指令

7、当k端口以输出电流为控制目标时，将期望电流值ik_ref和检测得到的电流值ik相减得到误差ik_err，并通过补偿器追踪误差ik_err，得到初始移相角指令

8、s4、通过检测得到的电压值vk和各端口上一周期的移相角指令计算各端口的零功率相位角

9、s5、将各端口的零功率相位角与初始移相角指令相加得到最终移相角指令

10、s6、根据各端口最终移相角指令生成控制各端口开关管开断的pwm控制信号。

11、作为本发明的优化方案，多端口变换器包括n个端口和m个n端口变压器；n个端口由一个桥臂或两个桥臂以及谐振腔组成；桥臂为两电平拓扑或多电平拓扑；谐振腔为单电感型、电感-电容型，电感-电感-电容；n端口变压器的n个绕组与n个端口的桥臂相连；m个端口变压器互相并联或串联。

12、作为本发明的优化方案，各端口上一周期的移相角指令为上一个控制周期端口k相对主端口1驱动信号的滞后相位。

13、作为本发明的优化方案，零功率相位角的计算公式为：

14、

15、其中，θm为端口m的驱动信号的内移相，z*jk为多端口变换器的端口j和端口k之间的谐振腔等效交流阻抗，表示为：

16、

17、其中，j为端口编号，为大于等于1同时小于等于总端口数n的整数；z*k为标幺化后的端口谐振腔等效交流阻抗，表示为：

18、

19、其中，zk为端口谐振腔等效交流阻抗，v*k为标幺化后的端口电压，表示为：

20、

21、其中，a为补偿系数，n1为n端口变压器在主端口1的匝数，nk为n端口变压器在端口k的匝数。

22、作为本发明的优化方案，补偿器为比例补偿器、比例积分补偿器、比例积分微分补偿器或积分补偿器。

23、本发明具有积极的效果：本发明能够在不占用过多计算量的同时保证功率解耦的精确性。与基波分量解耦方法相比，该方法的整体抑制性能得到了提高，计算量得到了降低。有效抑制了当某一端口出现功率变化时，其相位角变化会连带引起其他端口出现功率波动，提高了多端口变换器的稳定性。同时，本解耦算法可以嵌入现有多端口变换器优化算法中，不会影响现有算法效果。

技术特征：

1.一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，其特征在于：所述的多端口变换器包括n个端口和m个n端口变压器；n个端口由一个桥臂或两个桥臂以及谐振腔组成；桥臂为两电平拓扑或多电平拓扑；谐振腔为单电感型、电感-电容型，电感-电感-电容；n端口变压器的n个绕组与n个端口的桥臂相连；m个端口变压器互相并联或串联。

3.根据权利要求1所述的一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，其特征在于：各端口上一周期的移相角指令为上一个控制周期端口k相对主端口1驱动信号的滞后相位。

4.根据权利要求1所述的一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，其特征在于：零功率相位角的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，其特征在于：补偿器为比例补偿器、比例积分补偿器、比例积分微分补偿器或积分补偿器。

技术总结
本发明涉及简化功率解耦算法技术领域，尤其涉及一种新能源发电多端口变换器简化功率解耦方法，本发明能够在不占用过多计算量的同时保证功率解耦的精确性。与基波分量解耦方法相比，该方法的整体抑制性能得到了提高，计算量得到了降低。有效抑制了当某一端口出现功率变化时，其相位角变化会连带引起其他端口出现功率波动，提高了多端口变换器的稳定性。

技术研发人员：陈曦,朱德勇,印泽南,苏应白
受保护的技术使用者：江苏纳泉弘远新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19