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基于多智能体一致性理论的ISOP LLC-DAB混合双向变换器功率分配控制策略
Power Sharing Control Strategy of ISOP LLC-DAB Hybrid Bidirectional Converters Based on Multiagent Consensus Theory
| 作者 | Yuefeng Liao · Zhenkun Yang · Duo Yang · Xiang Li · Guo Xu · Jing Liang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 双向DC-DC DAB LLC谐振 微电网 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 输入串联输出并联 LLC - DAB混合双向变换器 功率不平衡 功率共享控制策略 自适应动态补偿器 |
语言:
中文摘要
在以高功率和高输入电压为特点的直流微电网和储能系统等应用中,输入串联输出并联(ISOP)型直流 - 直流双向变换器被广泛用于中间功率转换。 LLC - DAB 混合双向变换器是一种单级变换器,它由 LLC 谐振电路和双有源桥(DAB)电路组成。 它结合了 LLC 和 DAB 的优点,非常适合用作子模块(SM)。 然而,这些子模块之间输入阻抗的差异会导致运行期间出现功率不平衡,从而影响系统性能。 为解决这一问题,本文提出了一种基于多智能体一致性理论的新型功率共享控制策略。 该方法将每个子模块视为一个智能体,通过与相邻子模块交换信息,每个子模块可以实时调节自身功率,以实现功率共享。 此外,还提出了一种自适应动态补偿器,用于实时补偿控制过程,从而减少系统的调节时间。 与传统的功率共享策略相比,所提出的方法不仅保证了子模块之间的功率共享,还提高了系统的动态性能。 最后,通过实验样机验证了所提方法的有效性。
English Abstract
In applications such as dc microgrids and energy storage systems that are characterized by high power and input voltage, input-series output-parallel (ISOP) dc-dc bidirectional converters are widely adopted to intermediate power conversion. The LLC-DAB hybrid bidirectional converter is a single-stage converter, which is composed of LLC resonant circuit and dual active bridge (DAB) circuit. It combines the advantages of LLC and DAB, making it highly suitable for use as a submodule (SM). However, differences in input impedance among these SMs can lead to power imbalance during operation, affecting the performance of the system. To address this problem, a novel power sharing control strategy based on multiagent consensus theory is proposed in this article. This method treats each SM as an agent. By exchanging information with its neighbors, each SM can regulate its power in real- time to achieve power sharing. Additionally, an adaptive dynamic compensator is proposed to compensate for control processes in real-time, thereby reducing settling time of the system. Compared to traditional power sharing strategies, the proposed method not only ensures power sharing among SMs but also improves the dynamic performance of the system. Finally, the effectiveness of the proposed method is demonstrated through an experimental prototype.
S
SunView 深度解读
从阳光电源储能系统和高压直流应用的技术路线来看,这篇论文提出的ISOP LLC-DAB混合双向变换器功率均衡控制策略具有重要的工程应用价值。
在我们的大容量储能系统和直流微网解决方案中,高功率、高电压的DC-DC双向变换是核心技术环节。传统方案往往采用多级串联结构,而ISOP拓扑通过输入串联输出并联的方式,既能承受高输入电压,又能实现大功率输出,与我们1500V高压储能系统的技术方向高度契合。论文所研究的LLC-DAB混合拓扑将LLC谐振电路的软开关特性与DAB的双向功率流控制优势相结合,可显著提升变换效率,这对降低储能系统的全生命周期成本具有直接意义。
该研究的核心创新在于基于多智能体一致性理论的功率均衡控制策略。在模块化并联系统中,各子模块间的输入阻抗差异会导致功率分配不均,进而影响系统可靠性和寿命。传统集中式控制依赖复杂通信架构,而该方法通过邻近模块间的信息交互实现分布式协同控制,加之自适应动态补偿器的引入,不仅保证了功率均衡,还改善了系统动态响应速度,这对我们追求的高可靠性、快速响应的储能产品至关重要。
从技术成熟度看,论文已完成实验样机验证,但距离工程化应用仍需解决通信可靠性、多模块扩展性以及极端工况下的鲁棒性等问题。建议我们的研发团队关注该技术在MW级储能变流器中的应用潜力,特别是在模块化PCS设计中的集成可行性,这可能成为我们下一代储能产品的技术差异化优势。