电压变换器及其控制方法、装置及存储介质与流程

本技术涉及储能领域，尤其涉及一种电压变换器及其控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着新能源技术的不断发展，以储能电站为核心单元的能源储存技术得到广泛关注。为了提升储能电站的能量容量，储能电站中的多个支路的电池组通常采用并联的形式。但是，伴随电池组支路数量的增加，储能电站往往存在因电池组支路差异而发生电流不均衡现象，从而引起储能电站寿命发生缩减。并且，由于支路差异而导致的簇间环流也致使存在安全风险。为了实现簇间均流，通常利用dc/dc的电压变换器调节各电池组的电压。

2、在使用dc/dc的电压变换器调节电池簇之间的电压时，由于广泛推广使用的可再生能源的不稳定性，可以通过双向四象限变换电路对输出电压的方向和大小进行调节，以平衡输入源与负载之间的功率。在理想情况下，四象限变换电路的输出占空比和电流在切换时均比较小，且方向切换较为迅速，但在实际运行过程中，四象限变换电路可能会出现两条输出支路的正负电压不同步，其中一条支路的占空比可能出现单方向累加导致切换发生电流尖峰现象，影响电压变换器的稳定性和可靠性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了电压变换器及其控制方法、装置及存储介质，以解决现有技术中四象限变换电路可能会出现两条输出支路的正负电压不同步，其中一条支路可能出现单方向累加导致切换发生电流尖峰现象，影响电压变换器的稳定性和可靠性的问题。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种电压变换器的控制方法，所述电压变换器包括控制输出电压的四象限变换电路，所述方法包括：检测所述四象限变换电路的第一输出支路的第一占空比，以及第二输出支路的第二占空比；根据权值系数，确定所述第一占空比和所述第二占空比的加权和；根据所述加权和确定所述四象限变换电路的输出电压。

3、通过将四象限变换电路的第一输出支路第一占空比、第二占空比按照预先设定的，或者当前确定的权值系数求和得到加权和，基于加权和直接控制四象限变换电路的输出，可以缓解由于两个支路的占空比的正负值不一致时出现其中一条支路的占空比的累加导致切换发生电流尖峰现象。其中，第一占空比的权值系数与第二占空比的权值系数可以相同，也可以不同。

4、结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，根据所述加权和确定所述四象限变换电路的输出电压，包括：在所述加权和大于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一输出支路和第二输出支路输出第一电压；在所述加权和小于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一输出支路和第二输出支路输出第二电压。

5、通过加权和确定四象限变换电路的输出电压时，可以将加权和直接与预设的或当前确定的切换阈值进行比较，如果加权和大于切换阈值，则控制第一输出支路和第二输出支路输出第一电压，如果小于切换阈值，则控制第一输出支路和第二输出支路输出第二电压。其中，第一电压和第二电压可以为方向不同的电压，比如，第一电压可以为负电压，第二电压可以为正电压。

6、结合第一方面或第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述四象限变换电路包括双向buck-boost（降压-升压）电路。

7、通过双向buck-boost电路，可用于对待变换电源端的电压进行升压处理，得到所需要的输出电压。比如，储能系统中，储能电池输出直流电压，通过双向buck-boost电路，可以将储能电池输出的直流电压进行升压，升压后的电压通过功率切换系统（英文全称为power conversionsystem，英文简称为 pcs）转换为交流压，使储能电池与交流电网进行能量交换。

8、结合第一方面至第一方面的第二种可能实现方式中的任意一项，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述四象限变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电感、第二电感、输出电容、第一方向开关和第二方向开关，其中：所述第一开关的第一开关引脚和所述第三开关的第一开关引脚相连，所述第三开关的第一开关引脚与所述第一方向开关的第一开关引脚相连，所述第三开关的第一开关引脚与待变换直流电压源的第一极相连；所述第二开关的第一开关引脚和所述第四开关的第一开关引脚相连，所述第四开关的第一开关引脚与所述第二方向开关的第一开关引脚相连，所述第四开关的第一开关引脚与待变换直流电压源的第二极相连；所述第一开关的第二开关引脚与所述第二开关的第二开关引脚相连，所述第二开关的第二开关引脚与所述第一电感的第一端相连；所述第三开关的第二开关引脚与所述第四开关的第二开关引脚相连，所述第三开关的第二开关引脚与所述第二电感的第一端相连；所述第一电感的第二端与所述第二电感的第二端相连；所述第二电感的第二端与所述输出电容的第一端相连；所述输出电容的第二端与所述第一方向开关的第二开关引脚相连，所述第一方向开关的第二开关引脚与所述第二方向开关的第二开关引脚相连。

9、其中，第一开关与第二开关的控制信号为互补信号，第二开关和第三开关的控制信号为互补信号。互补信号即不同的控制信号。比如第一开关为导通控制信号时，第二开关为断开控制信号，第一开关为断开控制信号时，第二开关为导通控制信号。当第一开关和第三开关导通时，待变换直流电压源的第一端通过第一电感和第二电感对输出电容进行充电。当第二开关和第四开关导通时，输出电容通过第二开关和第四开关放电。第一方向开关和第二方向开关用于选择输出电压的方向，即输出正电压或负电压。当第一方向开关为导通状态，第二方向开关为断开状态时，输出电容的第二端的电压高于输出电容第一端的电压，此时输出电压为正。当第二方向开关为导通状态，第一方向开关为断开状态时，输出电容的第二端的电压低于输出电容的第一端的电压，输出负电压。

10、结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，根据所述加权和确定所述四象限变换电路的输出电压，包括：在所述加权和大于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的所述第一方向开关处于导通状态，所述第二方向开关处于断开状态，控制所述第一输出支路和所述第二输出支路输出第一电压；在所述加权和小于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一方向开关处于断开状态，所述第二方向开关处于导通状态，控制所述第一输出支路和所述第二输出支路输出第二电压。

11、将加权和与切换阈值进行比较，在加权和大于切换阈值的情况下，则可以控制第一方向开关导通，第二方向开关断开，四象限变换电路输出第一电压，在小于切换阈值的情况下，第一方向开关断开，第二方向开关导通，四象限变换电路输出第二电压。通过加权和与切换阈值比较，相对于第一占空比和第二占空比分别比较的方式，可以缓解占空比出现单方向累加而出现换向电流尖峰现象，提高变换器的可靠性和安全性。

12、结合第一方面至第一方面的第四种可能实现方式中的任意一种，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述电压变换器还包括双向隔离电路，所述双向隔离电路用于连接待变换直流电源与所述四象限变换电路。

13、通过双向隔离电路将待变换电源与四象限变换电路进行电气隔离，可以有效的减少四象限变换电路的干扰脉冲对待变换电源的影响，提升待变换电源的安全性。比如，待变换电源为电池时，可以减少脉冲干扰对电池的影响，提高电池运行的可靠性和安全性。

14、结合第一方面至第一方面的第四种可能实现方式中的任意一种，在第一方面的第六种可能实现方式中，在根据权值系数，确定所述第一占空比和所述第二占空比的加权和之前，所述方法还包括：根据所述第一占空比的第一变化速率和第二占空比的第二变化速率，确定所述权值系数的大小。

15、通过第一占空比的变化速率和第二占空比的变化速率，可以确定第一占空比和第二占空比的变化速度，得到第一占空比和第二占空比接近切换阈值的快慢，以及远离切换阈值的快慢。根据接近和远离切换阈值的快慢来确定权值系数，减小方向开关切换时的占空比的累加，从而有利于降低切换电流尖峰。

16、结合第一方面的第六种可能实现方式，在第一方面的第七种可能实现方式中，根据所述第一占空比的第一变化速率和第二占空比的第二变化速率，确定所述权值系数的大小，包括：根据所述第一变化速率与所述第二变化速率的比值，确定所述第一占空比的权值系数和所述第二占空比的权值系数。

17、通过第一变化速率和第二变化速率的比值确定第一占空比的权重系数和第二占空比的权重系数时，可以将第一变化速率和第二变化速率的比值，作为第一占空比的权重系数与第二占空比的权重系数的比值。比如，第一变化速率和第二变化速率的比值为a，则第一占空比的权重系数k1与第二占空比的权重系数k2可以表示为：a=k1/k2。如果设定第二占空比的权重系数为1，则第一占空比的权重系数为a。通过将变化速率较快的占空比设置为较大权重系数，可以提前方向开关的切换时间，以适应方向开关的响应延时。比如，在切换阈值为0时，将变化速率较快的占空比设置为较大权重系数，可以在第一占空比和第二占空比的和值为0之前生成方向开关的控制指令，在方向开关响应该控制指令时，可以进一步减小第一占空比或第二占空比的数值，从而能够进一步缓解电流尖峰现象。

18、本技术实施例的第二方面提供了一种电压变换器的控制装置，所述电压变换器包括控制输出电压的四象限变换电路，所述装置包括：占空比检测单元，用于检测所述四象限变换电路的第一输出支路的第一占空比，以及第二输出支路的第二占空比；加权单元，用于根据权值系数，确定所述第一占空比和所述第二占空比的加权和；输出电压确定单元，用于根据所述加权和确定所述四象限变换电路的输出电压。

19、结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述输出电压确定单元包括：第一电压确定子单元，用于在所述加权和大于预定的切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一输出支路和第二输出支路输出第一电压；第二电压确定子单元，用于在所述加权和小于预定的切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一输出支路和第二输出支路输出第二电压。

20、结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述四象限变换电路包括双向buck-boost电路。

21、结合第二方面的第二种可能实现方式，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述双向buck-boost电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电感、第二电感、输出电容、第一方向开关和第二方向开关，其中：所述第一开关的第一开关引脚和所述第三开关的第一开关引脚相连，所述第三开关的第一开关引脚与所述第一方向开关的第一开关引脚相连，所述第三开关的第一开关引脚与待变换直流电压源的第一极相连；所述第二开关的第一开关引脚和所述第四开关的第一开关引脚相连，所述第四开关的第一开关引脚与所述第二方向开关的第一开关引脚相连，所述第四开关的第一开关引脚与待变换直流电压源的第二极相连；所述第一开关的第二开关引脚与所述第二开关的第二开关引脚相连，所述第二开关的第二开关引脚与所述第一电感的第一端相连；所述第三开关的第二开关引脚与所述第四开关的第二开关引脚相连，所述第三开关的第二开关引脚与所述第二电感的第一端相连；所述第一电感的第二端与所述第二电感的第二端相连；所述第二电感的第二端与所述输出电容的第一端相连；所述输出电容的第二端与所述第一方向开关的第二开关引脚相连，所述第一方向开关的第二开关引脚与所述第二方向开关的第二开关引脚相连。

22、结合第二方面的第三种可能实现方式，在第二方面的第四种可能实现方式中，所述输出电压确定单元包括：第一控制模块，用于在所述加权和大于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的所述第一方向开关处于导通状态，所述第二方向开关处于断开状态，控制所述第一输出支路和所述第二输出支路输出第一电压；第二控制模块，用于在所述加权和小于切换阈值的情况下，控制所述四象限变换电路的第一方向开关处于断开状态，所述第二方向开关处于导通状态，控制所述第一输出支路和所述第二输出支路输出第二电压。

23、结合第二方面至第二方面的第四种可能实现方式中的任意一种，在第二方面的第五种可能实现方式中，所述电压变换器还包括双向隔离电路，所述双向隔离电路用于连接待变换直流电源与所述四象限变换电路。

24、结合第二方面至第二方面的第四种可能实现方式中的任意一种，在第二方面的第六种可能实现方式中，所述装置还包括：权值系数确定单元，用于根据所述第一占空比的第一变化速率和第二占空比的第二变化速率，确定所述权值系数的大小。

25、结合第二方面的第六种可能实现方式，在第二方面的第七种可能实现方式中，所述权值系数确定单元用于：根据所述第一变化速率与所述第二变化速率的比值，确定所述第一占空比的权值系数和所述第二占空比的权值系数。

26、本技术实施例的第三方面提供了一种电压变换器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述方法的步骤。

27、本技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述方法的步骤。

28、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面的相关描述，在此不再赘述。