双向直流变换器控制方法

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1、第15卷第6期电源学报Vol.15No.62017年11月J电ournal源ofPowe学rSuppl报yN总o第v.27041期7DOI：10.13234/j.issn.2095-２８０５．２０１7．6.134中图分类号：TM46文献标志码：A双向直流变换器控制方法陈菲，张方华（南京航空航天大学自动化学院，南京211106）摘要：双向直流变换器配合蓄电池或超级电容等化学储能元件应用在具有直流母线支撑的系统中时，其主要控制目标为结合储能元件的荷电状态实现负载的稳定工作。当负载功率大于主供电功率时，控制储能元件释放能量以满足负载功率需求；当负载功率小于主供电功率时，控制储能元件吸收能量以避

2、免母线电压上升。归纳和总结了现有的双向控制方法，详细分析了储能系统中变换器两端均为直流源的应用场合时双向直流变换器的双向切换原理，重点研究了采用带有方向信息的电感电流平均值作为电流内环、直流母线电压作为电压外环的双向控制方法。针对该控制方法中存在的母线电压波动和电池频繁充放电的问题，阐述了相应的优化措施。关键词：双向直流变换器；储能系统；双向切换原理；直流母线电压外环ControlMethodsforBi鄄directionalDC/DCConvertersCHENFei,ZHANGFanghua（CollegeofAutomationEngineering,NanjingUnivers

3、ityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing211106,China）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Themaincontroltargetofbi鄄directionalDC/DCconvertersistoachievethesteadystateoftheloadwhileconsideringthestateofchargeofthechemicalstorageunitintheenergystoragesystem.Whentheloadpowerdemandsmoreorlessthanthemainpowersupplyprovides,thebi鄄

4、directionalDC/DCconvertershouldbecontrolledtoreleaseorabsorbenergytomaketheloadworknormally.Theexistingbi鄄directionalcontrolmethodsaresummarized,andtheprincipleofbi鄄directionalswitchingisintroduced.Especially,thedouble鄄loopcontrolstrategywhichhasadcbusvoltageouterloopandmakesuseoftheaverageinduct

5、orcurrentwithdirectioninformationastheinnerloopisintroduced.Aimingattheproblemsofthefluctuationofthedcbusvoltageanddamagesdonetothebatterieswhentheconverterchargesordischargesfrequentlyintheconstantvoltagecontrolmethod,thecorrespondingoptimizingsolutionsareexpounded.Keywords:bi鄄directionalDC/DCco

6、nverters;energystoragesystem;principleofbi鄄directionalswitching;thedcbusvoltageouterloop双向直流变换器配合蓄电池等化学储能元件列车制动时，系统产生制动能量，双向直流变换器作为能量存储装置在不间断供电UPS（uninterrupt鄄工作在充电模式，储能元件吸收能量；当列车牵引iblepowersupply）、储能系统、电动机电动/制动等时，双向直流变换器工作在放电模式，储能元件释[1鄄3]领域得到了广泛应用。放能量以满足牵引功率需求。双向直流变换器应用一种城轨交通超级电容储能系统示意如图１在储能系统中时

7、，其控制目标主要有两点：一是作所示，它由1500V直流牵引接触网、双向直流变为松弛终端帮助维持直流母线电压以保证母线上[4]换器、单向逆变器、三相电机及超级电容组成。当其余负载或变换器的正常工作；二是结合储能元件的荷电状态SOC（state鄄of鄄charge），对其进行合理的收稿日期：2015鄄12鄄10；修回日期：2016鄄03鄄14充放电控制。基金项目：江苏省“青蓝工程”资助项目ProjectSupportedbyQingLa