霍尔闭环式dc电流传感器（重庆理工学者提出应用于并联DC-DC变换器的单电流传感器控制策略）
霍尔闭环式dc电流传感器（重庆理工学者提出应用于并联DC-DC变换器的单电流传感器控制策略）在此基础上，重庆理工大学重庆市能源互联网工程技术研究中心的科研人员提出一种单电流传感器均流控制策略，与传统均流控制策略相比，简化了系统电路，降低了成本；而与无电流传感器策略相比，改善了动态均流及过电流保护能力。有学者提出一种通过改变各相电流分配系数来实现均流的控制方法，但该方法适用于各相电流差异较小的场合。有学者利用各分支电路中寄生电阻对应补偿每相中开关的占空比，该方法实现较为简单，但其动态均流性能受到限制。主从均流法中主动相电流由电压外环控制，其他相电流由电压外环和均流环共同控制，可获得较好的电压调整率和均流特性。但该方法中包含多个控制环路，控制器参数设计复杂，容易引起系统不稳定。然而平均均流法是将电压外环输出控制量均分作为各相电流内环的给定值，再通过PI控制器实现均流控制。上述三种方法均需要获取各相电流值，传感器数量较多，导致系统成本、体积增加，同时均流控制策略效果易受电流传感器精度的
重庆理工大学重庆市能源互联网工程技术研究中心的科研人员郭强、李山、谢诗云、杨奕，在2022年第4期《电工技术学报》上撰文，针对多相交错并联DC-DC变换器相间均流问题，提出一种具有动态均流能力的单电流传感器控制策略。
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目前，交错并联DC-DC变换器因具有功率密度大、瞬态响应快以及电流纹波小等优点，已广泛应用于电动汽车、光伏发电、储能系统等领域。然而在实际系统中，由于功率半导体器件、电感、驱动器件等存在的差异性，将引起变换器各相间电流不均衡，造成对应相中热应力增加及磁饱和，从而影响系统的可靠性。因此，为了保证多相交错并联变换器高效运行，每相电流的均流控制显得极为重要。
为了解决上述问题，近几年国内外研究人员提出了一些均流控制策略，主要包括下垂均流法、主从均流法和平均均流法。其中，下垂均流法是通过改变各相外特性斜率，即调节输出阻抗实现均流，该方法易于实现，但由于每相间彼此独立，致使电压调整率较差。
主从均流法中主动相电流由电压外环控制，其他相电流由电压外环和均流环共同控制，可获得较好的电压调整率和均流特性。但该方法中包含多个控制环路，控制器参数设计复杂，容易引起系统不稳定。然而平均均流法是将电压外环输出控制量均分作为各相电流内环的给定值，再通过PI控制器实现均流控制。
上述三种方法均需要获取各相电流值，传感器数量较多，导致系统成本、体积增加，同时均流控制策略效果易受电流传感器精度的影响。
为了抑制电流传感的不利影响，一些无传感器均流策略被相继提出。有学者提出一种基于梯度估算的无传感器均流策略，但在准确估算相电流的过程中要求较大计算量。有学者利用输入电容电压纹波的差异代替电流采样，以减小纹波差异为目标自动调节各相占空比，从而达到均流目的。然而，该方法同样计算复杂。
有学者提出一种通过改变各相电流分配系数来实现均流的控制方法，但该方法适用于各相电流差异较小的场合。有学者利用各分支电路中寄生电阻对应补偿每相中开关的占空比，该方法实现较为简单，但其动态均流性能受到限制。
在此基础上，重庆理工大学重庆市能源互联网工程技术研究中心的科研人员提出一种单电流传感器均流控制策略，与传统均流控制策略相比，简化了系统电路，降低了成本；而与无电流传感器策略相比，改善了动态均流及过电流保护能力。
研究人员首先根据变换器工作模态建立全息数学模型，推导出稳态下各相电流与寄生电阻、负载电流及占空比解析表达式；其次利用恒定占空比交替测试法估算各相寄生电阻，引入占空比补偿因子实现相间电流均衡；然后基于频域法对控制器进行设计，并增加负载电流前馈补偿环路以降低输出阻抗。
图1 实验样机与测试设备
该方法的主要贡献包括：①考虑器件实际损耗，利用开环恒定占空比交替测试法估算各相寄生电阻，并根据所建立的稳态电感电流解析表达式，计算出对应相占空比补偿分量；②基于系统小信号模型，利用频域法对控制环路进行分析，优化配置控制器零点位置与环路增益，并引入前馈补偿环路有效改善系统动态性能。最后，采用基于模型的设计方法完成对控制策略的功能实现，使系统具有良好的动态和稳态性能。
研究人员最后得到以下结论：
1）本控制策略能有效改善电感电流不均衡问题，保证各相电流不平衡度小于5%；当负载发生阶跃变化时，输出电压能快速恢复至给定值，各相电流始终均分负载电流。
2）相较于传统双闭环控制策略，可提高系统功率密度及节约成本，而相较于无电流传感控制策略，具有动态均流及短路保护能力，并为实际工程应用提供重要参考。
本文编自2022年第4期《电工技术学报》，论文标题为“多相交错并联DC-DC变换器单电流传感器控制策略”，作者为郭强、李山 等。
