在昨天的文章中，我們?yōu)榇蠹曳窒砹艘环N多電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)適用的DC-DC變換器設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)這一DC-DC變換器方法中的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在今天的方法分享中，我們將會(huì)繼續(xù)就這一設(shè)計(jì)方法的均流控制系統(tǒng)展開詳細(xì)分析，下面就讓我們一起來看一下這種新型變換器的均流控制電路是如何設(shè)計(jì)的吧。

在這一雙向型的DC-DC變換器設(shè)計(jì)方法中，這一新型變換器的基本工作原理為Buck和Boost變換，其設(shè)計(jì)電路圖如下圖圖1所示?？梢钥吹?，在這一系統(tǒng)中，當(dāng)電池放電時(shí)，DC-DC變換器以Boost工作模式運(yùn)行，在電池充電時(shí)，DC-DC變換器以Buck工作模式運(yùn)行，在這里就不再對(duì)對(duì)Buck和Boost工作模式的常規(guī)控制策略進(jìn)行額外描述了。根據(jù)戴維寧等效電路的設(shè)計(jì)原理，圖1所示電路單組電池可做如圖2等效。

圖1三組電池儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器

圖2DC-DC變換器等效電路

在上圖圖2所示的這種單組電池系統(tǒng)適用的雙向DC-DC變換器等效電路圖中，參數(shù)V1和V2分別是兩個(gè)并聯(lián)模塊對(duì)應(yīng)的開路電壓，采用橋臂輸出模式。Z1、Z2為兩個(gè)模塊等效阻抗，Z3為并聯(lián)接點(diǎn)到電池的阻抗。由于各并聯(lián)模塊銅排的布局、驅(qū)動(dòng)的死區(qū)、以及IGBT的開通延時(shí)和上升沿等的不同，導(dǎo)致輸出V1不等于V2，同理每個(gè)并聯(lián)模塊輸出電纜長(zhǎng)度和電抗器阻抗不同，一般Z1不等于Z2。此時(shí)，假如不采用均流控制策略，那么將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)模塊輸出電流不一致，且出現(xiàn)環(huán)流，環(huán)流大小可計(jì)算為I=（V1-V2）/（Z1+Z2）。

環(huán)流問題的存在，關(guān)于我們所設(shè)計(jì)的這一雙向DC-DC變換器均流系統(tǒng)而言是一個(gè)非常大的阻礙，這一問題不僅會(huì)導(dǎo)致流過IGBT的電流增大，同時(shí)也影響系統(tǒng)效率。為了能夠有效抑制環(huán)流，實(shí)現(xiàn)兩組變換器均等的輸出電流，必須采用均流控制策略，即是每個(gè)并聯(lián)模塊采用獨(dú)立的反饋控制，以實(shí)現(xiàn)兩并聯(lián)模塊電流相等，實(shí)現(xiàn)均流。當(dāng)采用均流控制后兩個(gè)變換器可等效為下圖圖3所示兩個(gè)并聯(lián)的電流源，通過控制，當(dāng)I1=I2時(shí)，即可防止環(huán)流的出現(xiàn)。

圖3采用均流控制后等效電路

在完成了并聯(lián)模塊的設(shè)計(jì)后，我們所完成的并聯(lián)模塊的均流控制框圖如下圖圖4所示，在圖4中，參數(shù)I_ref為電池給定充放電電流。可以看到，當(dāng)兩路模塊并聯(lián)時(shí)，每個(gè)模塊的電流指令為I_ref的一半，分別與對(duì)應(yīng)模塊的電流反饋（I1_f或I2_f）形成閉環(huán)，采用該控制策略能使兩路輸出電流完全相等。

圖4電流控制框圖

那么，在采用了這種并聯(lián)模塊的控制策略后，兩路輸出電流的控制效果究竟如何呢？下圖中，圖5是，采用均流前后的穩(wěn)態(tài)仿真波形。本文中我們所測(cè)試的電流波形以充電電流為負(fù)方向，放電電流為正方向。其中，圖5（a）為兩并聯(lián)橋臂為同一個(gè)脈沖，僅L1電流為閉環(huán)控制，因此由于輸出阻抗（這里設(shè)定L1橋臂5mΩ，L2橋臂8mΩ）不同，L2電流與L1差5A左右，輸出總電流也差5A，而圖5（b）中，波形為兩并聯(lián)橋臂獨(dú)立控制，均流度較好，兩橋臂電流波形重合，達(dá)到了均流目的。

（a）

（b）圖5采用均流控制措施前后的波形比較

在方法中，在我們所設(shè)計(jì)的這種120kW、適用于多電池組蓄能系統(tǒng)的雙向型DC-DC變換器中，交錯(cuò)并聯(lián)的兩組變換器即采用相同的電流指令（總電流的一半），經(jīng)閉環(huán)控制后能夠?qū)崿F(xiàn)均流輸出。當(dāng)蓄能系統(tǒng)運(yùn)行于充、放電狀態(tài)時(shí)，兩組變換器電流給定值相同。當(dāng)工作于恒壓浮充狀態(tài)時(shí)，電流指令由電池電壓環(huán)決定，電壓環(huán)調(diào)節(jié)器輸出一分為二作為兩組變換器電流環(huán)指令。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行于孤島模式時(shí)，電流指令由直流母線電壓環(huán)決定，同樣將電壓環(huán)調(diào)節(jié)器輸出一分為二作為兩組變換器的電流指令以實(shí)現(xiàn)均流控制。