本發明涉及dc-dc變換器控制，具體的涉及用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制系統及方法。

背景技術：

1、波浪發電電能轉換系統通過將波浪能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，為直流母線提供電壓。由于海浪其波動性較大，遇到風平浪靜或過大的海浪，都會影響其輸出電壓，采用普通的不控整流由于直流側電壓變化較大導致電路不易控制。并且，由于技術不成熟，這些設備會產生較大的輸出功率，導致輸電過程中損耗較大、效率較低。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制系統及方法，消除輸出端功率，實現了軟開關，降低了導通損耗，極大地提高了系統的輸電效率。

2、實現本發明目的的技術解決方案為：

3、一種用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制系統，包括波浪發電裝置和與波浪發電裝置連接的橋式整流單元，所述橋式整流單元連接混合全半橋dc-ac單元，所述混合全半橋dc-ac單元輸出端連接雙變壓器單元原邊，采用全橋和半橋的連接方式形成雙回路拓撲結構；所述雙變壓器單元副邊通過諧振單元連接高頻ac-dc全橋單元的輸入端，高頻ac-dc全橋單元的輸出端連接直流母線，為直流母線提供穩定的直流電壓；

4、還包括諧振電流相位調節模塊，將諧振電流過零點調整在 γ處，從而使得諧振電流與電壓波形同相位，消除高頻整流橋的無功功率。

5、優選的技術方案中，所述混合全半橋dc-ac單元包括均壓電容 c 1、 c 2、和開關管 s 1~ s 4，所述高頻ac-dc全橋單元包括開關管 q 1、 q 2和二極管 d 1、 d 2，所述雙變壓器裝置由兩個變壓器組成，包括全橋變壓器和半橋變壓器，所述全橋變壓器的原邊連接 s 1、 s 2橋臂中位點和連接 s 3、 s 4橋臂中位點的全橋變壓器，所述半橋變壓器的原邊連接 s 1、 s 2橋臂中位點和c 1、 c 2均壓電容中位點的半橋變壓器，在一次側形成全橋和半橋的雙回路拓撲結構，所述全橋變壓器的副邊和半橋變壓器的副邊一端相連；所述全橋變壓器的副邊另一端通過諧振單元連接二極管 d 1、 d 2中位點，所述半橋變壓器的副邊另一端連接開關管 q 1、 q 2橋臂中位點。

6、優選的技術方案中，還包括，控制開關管 s 1的脈沖寬度為0，開關管 s 2的脈沖寬度為 π，開關管 s 3的脈沖寬度為 α到 π+ α，開關管 s 4的脈沖寬度為 π+ α到 2π+ α；并且開關管 s 3滯后開關管 s 1角度為 α；由此產生交流電壓，為 s 1、 s 2橋臂中位點和 s 3、 s 4橋臂中位點間的電壓，含有 +v 1、 -v 1、0三種電壓等級；產生交流電壓，為 s 1、 s 2橋臂中位點和c 1、 c 2均壓電容中位點間的電壓，含有 +1/2v 1、 -1/2v 1兩種電壓等級， v 1為輸入電壓。

7、優選的技術方案中，還包括，控制開關管 q 1的脈沖寬度為 β到 π+ β，開關管 q 2的脈沖寬度為 π+ β到 2π+ β，由此產生交流電壓，為二極管d1、d2中位點和開關管q1、q2橋臂中位點間的電壓，含有 +v 2、 -v 2、0三種電壓等級， v 2為輸出電壓。

8、優選的技術方案中，還包括，利用基波近似分析法進行穩態分析，得到、和三個電壓的基波相量，用對、和進行歸一化，其歸一化相量表達式如下：

9、；

10、；

11、；

12、式中，是的歸一化向量；是的歸一化向量；是的歸一化向量；為基本值；為電壓增益；

13、優選的技術方案中，還包括，將和合并為，對電路進行簡化等效電路圖，得到：

14、。

15、根據歸一化開關頻率、質量因數，得到電容器的歸一化阻抗：；

16、其中，為開關角頻率，為歸一化諧振角頻率，為諧振電容、為諧振電感；

17、其中，為歸一化阻抗，為負載電阻，n是變壓器變比系數。

18、根據等效電路圖得到歸一化諧振電流表達式為：

19、。

20、其中，；

21、其中，。

22、優選的技術方案中，還包括，根據公式計算歸一化功率：

23、。

24、根據最小功率損耗控制方法得到諧振電流有效值：

25、。

26、優選的技術方案中，還包括，根據得到的諧振電流與輸出功率穩態模型，建立關于的拉格朗日方程：

27、。

28、其中，為拉格朗日優化函數；為標量值；c為約束條件；

29、將對求偏導數得到：

30、；

31、其中，。

32、將對求偏導數得到：

33、；

34、將對求偏導數得到：

35、；

36、化簡上述三式得到零回流控制方法關系式：

37、。

38、將最小功率損耗控制方法關系式代入化簡得最小損耗功率：

39、。

40、控制的脈沖寬度對的大小進行控制。

41、一種用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制方法，應用于上述的用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制系統，控制方法包括以下步驟：

42、s01：控制開關管 s 1的脈沖寬度為0，開關管 s 2的脈沖寬度為 π，開關管 s 3的脈沖寬度為 α到 π+ α，開關管 s 4的脈沖寬度為 π+ α到 2π+ α；并且開關管 s 3滯后開關管 s 1角度為 α；由此產生交流電壓，為 s 1、 s 2橋臂中位點和 s 3、 s 4橋臂中位點間的電壓；產生交流電壓，為 s 1、 s 2橋臂中位點和c 1、 c 2均壓電容中位點間的電壓；

43、s02：控制開關管 q 1的脈沖寬度為 β到 π+ β，開關管 q 2的脈沖寬度為 π+ β到 2π+ β，由此產生交流電壓，為二極管d1、d2中位點和開關管q1、q2橋臂中位點間的電壓；

44、s03：對諧振電流的相位進行調整：將諧振電流過零點調整在 γ處，從而使得諧振電流與電壓波形同相位，消除高頻整流橋的無功功率。

45、本發明又公開了一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被執行時實現上述的用于波浪發電的單向儲能dc-dc變換器控制系統的控制方法。

46、本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

47、（1）本發明提出的一種適用于波浪能發電的電能轉換系統，其拓撲結構在二次側采用2個二極管來替換傳統mos開關管，減少了開關管損耗和變換器制造的成本。一次側分別采用全橋和半橋的連接方式形成雙回路拓撲結構，實現了四個電壓等級，高頻交流電壓等級最高能達到1.5倍輸入電壓，電流應力進一步降低，延長了有源器件和高頻變壓器的使用壽命。

48、（2）本發明利用最小功率損耗控制方法對輸出側回流功率過大、變換器運行效率低的問題進行了優化，實現了最小導通功率損耗，提高了系統效率。