多电压等级直流微电网母线电压控制研究漫谈

NyyztxcWi

328人浏览 · 2026-03-11 09:45:00

NyyztxcWi · 2026-03-11 09:45:00 发布

多电压等级直流微店网母线电压控制研究 1、高频隔离DC/DC变换器模型（DAB-双有源全桥），基于MATLAB/Simulink建模仿真。电压电流双闭环控制，功率双向流动，ZVS软开关。 2、buck boost双向变换器 3、DAB 在输入端加入储能电池控制 4、单移相，三移相等控制 5、储能和dab充放电配合 6、硕士毕业大论文 word版本包含大量公式，visio图片可以直接修改使用。仿真模型使用MATLAB 搭建，仅用于学习交流使用。

在多电压等级直流微电网的研究领域，母线电压的有效控制至关重要。今天就和大家聊聊其中涉及到的一些关键技术和我的一些实践感悟。

高频隔离DC/DC变换器模型（DAB - 双有源全桥）

DAB变换器是整个研究的核心部件之一，它基于MATLAB/Simulink建模仿真，具有电压电流双闭环控制、功率双向流动以及ZVS软开关等优势。

电压电流双闭环控制

% 假设这里是构建双闭环控制的部分代码框架
% 电压环参数
kp_v = 0.5;
ki_v = 0.1;
% 电流环参数
kp_i = 0.2;
ki_i = 0.05;

% 电压反馈
v_fb = measured_voltage;
% 电流反馈
i_fb = measured_current;

% 电压环计算
error_v = reference_voltage - v_fb;
integral_v = integral_v + error_v * dt;
v_control = kp_v * error_v + ki_v * integral_v;

% 电流环计算
error_i = v_control - i_fb;
integral_i = integral_i + error_i * dt;
i_control = kp_i * error_i + ki_i * integral_i;

在这段代码中，我们先设定了电压环和电流环的比例积分参数。通过获取测量到的电压和电流，分别计算电压误差和电流误差。电压环通过对误差进行比例积分运算，得到一个控制量，这个控制量又作为电流环的参考值。电流环同样对误差进行比例积分运算，最终得到用于控制变换器的控制量。这样的双闭环结构可以有效地稳定输出电压和电流。

功率双向流动与ZVS软开关

功率双向流动使得DAB变换器能够在不同的工况下灵活运行，比如在储能系统中，既能实现电池的充电，又能实现电池的放电。而ZVS软开关技术则大大降低了开关损耗。在Simulink模型搭建时，需要精心设置各个模块参数来实现这些特性。

Buck - Boost双向变换器

Buck - Boost双向变换器也是直流微电网中的重要角色。它能够灵活地调节输出电压，实现升压和降压功能。

% 假设这是Buck - Boost变换器的简单控制代码示例
if (input_voltage > output_voltage_desired)
    % Buck模式
    duty_cycle = output_voltage_desired / input_voltage;
else
    % Boost模式
    duty_cycle = 1 - input_voltage / output_voltage_desired;
end

这段代码根据输入电压和期望输出电压的比较，来决定工作在Buck模式还是Boost模式，并计算相应的占空比。

DAB在输入端加入储能电池控制

在DAB输入端加入储能电池控制，可以增强系统的稳定性和可靠性。

% 假设这是储能电池与DAB连接控制代码
% 检测DAB输入功率需求
power_demand = calculate_power_demand();
if (power_demand > battery_power_limit)
    % 电池放电
    battery_discharge();
elseif (power_demand < -battery_power_limit)
    % 电池充电
    battery_charge();
end

通过检测DAB的输入功率需求，当需求大于电池允许的放电功率限制时，电池放电；当需求小于负的充电功率限制时，电池充电，以此来协调电池与DAB的工作。

单移相，三移相等控制

单移相和三移相控制是调节DAB变换器功率传输的有效手段。

单移相控制

在单移相控制中，通过调节原副边全桥之间的移相角来控制功率传输。

% 单移相控制移相角计算
phase_shift = calculate_phase_shift(power_reference);

这里根据功率参考值计算移相角，进而控制功率的大小。

三移相控制

三移相控制相比单移相控制更加复杂，但能够实现更精确的功率控制和软开关范围扩展。

% 三移相控制三个移相角计算
alpha1 = calculate_alpha1(power_reference);
alpha2 = calculate_alpha2(power_reference);
alpha3 = calculate_alpha3(power_reference);

分别计算三个移相角，以实现更灵活的功率调节。

储能和DAB充放电配合

储能和DAB的充放电配合是确保直流微电网稳定运行的关键。在实际运行中，需要根据电网的功率需求、储能电池的SOC（State of Charge）等因素来动态调整DAB和储能的工作状态。

% 根据SOC和功率需求调整充放电
soc = get_battery_soc();
power_demand = calculate_power_demand();
if (soc < soc_low_limit && power_demand < 0)
    % 电池充电
    battery_charge();
elseif (soc > soc_high_limit && power_demand > 0)
    % 电池放电限制
    limit_battery_discharge();
else
    % 正常充放电
    normal_charge_discharge();
end

根据电池的SOC和电网功率需求来合理安排电池的充放电行为，确保系统的稳定运行。