本發(fā)明涉及輸配電，具體涉及一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法。

背景技術：

1、輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(isop)型固態(tài)變壓器(sst)在配電、儲能等領域有廣泛的應用。在儲能系統(tǒng)等電壓變換范圍大的場景下，需要其配套的sst具有寬范圍調壓功能。

2、目前使用isop型sst進行寬范圍調壓，主要有兩種解決方案。第一種方案是使用可寬范圍調壓的電路作為模塊拓撲，如雙有源橋、串聯(lián)諧振等電路，利用拓撲本身的調壓能力進行調壓。第二種方案是使用兩級變換結構，第一級用于寬范圍調壓，第二級用于隔離。

3、相比第二種方案，第一種方案的級數(shù)少、效率高，但為使電路具有寬范圍調壓能力，電路的無源器件體積較大，控制策略較為復雜。

4、第二種方案使用較為簡單的電路進行調壓，降低了隔離級的設計難度和體積，但會多出一級變換的損耗。

技術實現(xiàn)思路

1、針對第二種方案存在的損耗大、效率較低的問題，本發(fā)明提供了一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，該isop型sst包括多個按順序編號的模塊，每個模塊包括buck-boost電路和cllc隔離諧振變換器，每個模塊與旁路開關電連接，該調壓方法包括：

2、采用電壓外環(huán)控制和電流內環(huán)控制的雙閉環(huán)控制方式來對isop型sst實施穩(wěn)態(tài)控制，其中電壓外環(huán)控制量為端口電壓，電流內環(huán)控制量為各模塊的輸入電流，通過調節(jié)端口電壓以使得在穩(wěn)態(tài)下的各模塊的輸入電流的參考值為：

3、

4、在等式(1)中，iin_ref為各模塊輸入電流的參考值，ku_p為電壓外環(huán)比例系數(shù)，ku_i為電壓外環(huán)積分系數(shù)，vp_ref為端口電壓參考值，vp為端口電壓采樣值，t是裝置運行時間；

5、使得在穩(wěn)態(tài)下的第j模塊中的buck-boost電路的開關管占空比為：

6、

7、在等式(2)中，dj為第j模塊中的buck-boost電路的開關管占空比，kji_p為第j個模塊的電流環(huán)比例系數(shù)，kji_i為第j個模塊的電流環(huán)積分系數(shù)，iin_ref為各模塊的輸入電流的參考值，ij為第j個模塊的輸入電流采樣值，t是裝置運行時間；

8、當檢測到端口電壓下降且任一運行模塊中的buck-boost電路的開關管占空比小于預設的占空比投出閾值時，執(zhí)行模塊投出控制模式，具體操作如下：

9、選擇isop型sst中正在運行的編號最大的一個模塊m，m≤n，n是isop型sst中的模塊數(shù)量，保持模塊1至模塊m-1的控制策略保持不變，由等式(1)得到模塊1至模塊m-1的輸入電流的參考值，由等式(2)得到模塊1至模塊m-1的buck-boost電路的開關管占空比，采用單電流環(huán)控制方式控制被投出的模塊m的輸入電流的參考值逐漸降低至0，使得該模塊m的開關管占空比也逐漸為0，將該模塊m的旁路開關閉合以使該模塊m斷路，完成對該模塊m的投出操作；

10、當檢測到端口電壓上升且任一運行模塊中的buck-boost電路的開關管占空比大于預設的占空比投入閾值時，執(zhí)行模塊投入控制模式，具體操作如下：

11、選擇isop型sst中未運行的編號最小的一個模塊s，通過打開該模塊s的旁路開關以使該模塊s通路，投入模塊s之前運行的各個模塊的輸入電流的參考值繼續(xù)由等式(1)得到，以及各個模塊中的buck-boost電路的開關管占空比由等式(2)得到，采用單電流環(huán)控制方式控制被投入的模塊s的輸入電流的參考值由0逐漸上升至由端口電壓控制的輸入電流參考值iinref，模塊s的buck-boost電路的開關管占空比由0逐漸上升至期望值，完成對該模塊s的投入操作。

12、有益效果：

13、本發(fā)明提供的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，根據端口電壓對模塊進行投入或切除。在端口電壓較低時，將部分模塊切除，以減小損耗；在端口電壓較高時，投入模塊，保證足夠的調壓范圍，并使模塊工作在效率較高的工作點。本發(fā)明中的模塊投切方法不會對系統(tǒng)電壓、電流產生沖擊。因此，本發(fā)明提供的寬范圍調壓方法不僅可以使用較為簡單的電路進行調壓，降低了隔離級的設計難度和體積，還能夠降低損耗、提高效率，解決了現(xiàn)有技術中存在的損耗大、效率較低的不足。

技術特征：

1.一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，該isop型sst包括多個按順序編號的模塊，每個模塊包括buck-boost電路和cllc隔離諧振變換器，每個模塊與旁路開關電連接，該調壓方法包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，在執(zhí)行模塊投出控制模式的過程中，被投出的模塊m中的buck-boost電路的開關管占空比由下式計算得到：

3.根據權利要求1所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，在執(zhí)行模塊投入控制模式的過程中，被投入的模塊s中的buck-boost電路的開關管占空比由下式計算得到：

4.根據權利要求3所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，在執(zhí)行模塊投入控制模式的過程中，模塊s的輸入電流的參考值為：

5.根據權利要求1所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，各個模塊均采用鋸齒載波錯相的調制方式。

6.根據權利要求5所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，在投出模塊m的過程中，運行的模塊1至模塊m中第j個模塊的移相角變化量為：

7.根據權利要求5所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，在投入模塊s的過程中，在1至m+1個運行的模塊中第j個模塊的移相角變化量為：

8.根據權利要求1所述的一種基于模塊投切的isop型sst的寬范圍調壓方法，其特征在于，占空比投入閾值大于占空比投出閾值。

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于模塊投切的ISOP型SST的寬范圍調壓方法，該SST包括多個由Buck?Boost電路和CLLC隔離諧振變換器組成的模塊，該方法包括：采用電壓外環(huán)控制和電流內環(huán)控制的雙閉環(huán)控制方式來穩(wěn)態(tài)控制SST；當端口電壓下降且任一運行模塊中的buck?boost電路的開關管占空比小于預設占空比投出閾值時，將正在運行的編號最大的模塊m投出，控制模塊m的輸入電流降低至0，閉合模塊m的旁路開關；當端口電壓上升且任一運行模塊中的buck?boost電路的開關管占空比大于預設占空比投入閾值時，將未運行的編號最小的一個模塊s投入，打開該模塊s的旁路開關，控制模塊s的輸入電流由0上升至期望值。

技術研發(fā)人員：戴岳,趙雨田,陳睿,王云帆,馮雷,田杰,張煒龍,張輝睿,雷秉霖,于帥,童道心
受保護的技術使用者：中國船舶集團有限公司第七一九研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6