【摘 要】
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分布式新能源发电系统中,由于环境因素的影响,光伏发电、风力发电等新能源发电发出的功率具有波动性和随机性,通常需要增设一定的储能装置,以抑制功率波动,提高供电质量。作为应用广泛的蓄电池储能系统中连接蓄电池与直流母线的接口装置,双向直流变换器可以实现能量双向流通,具有十分重要的研究价值。本文针对蓄电池储能应用,研究基于电流源半桥的隔离型双向DC-DC变换器。在对电流源半桥型双向DC-DC变换器的研究中
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分布式新能源发电系统中,由于环境因素的影响,光伏发电、风力发电等新能源发电发出的功率具有波动性和随机性,通常需要增设一定的储能装置,以抑制功率波动,提高供电质量。作为应用广泛的蓄电池储能系统中连接蓄电池与直流母线的接口装置,双向直流变换器可以实现能量双向流通,具有十分重要的研究价值。本文针对蓄电池储能应用,研究基于电流源半桥的隔离型双向DC-DC变换器。在对电流源半桥型双向DC-DC变换器的研究中,传统的PWM加移相控制方式研究较多,但其存在一些问题,如功率传输能力有限且蓄电池电流纹波较大。为了解决这些问题,本文采用双移相控制方式对变换器进行具体的分析与设计,以在进一步减小蓄电池侧电流纹波的同时在较大工作范围内保持较高的功率传输能力。在简要介绍基于电流源半桥的隔离型双向DC-DC变换器电路拓扑的基础上,分析了双移相控制下该变换器的工作原理及工作模式,推导了不同工作模式下变换器的功率传递关系,并分析了变换器的软开关条件;以变压器电流峰值最小化为目标,提出了一种优化的电感电流应力控制方案;对比分析了变换器在采用双移相控制与PWM加移相控制方式下的工作特性。结合双移相控制策略,分析了变换器的参数设计方法,并结合12V/400V/1000W应用场景对变换器进行了具体的参数设计、功率电路设计、控制电路设计及软件控制程序设计。在原理分析的基础上,利用saber软件对基于电流源半桥的隔离型双向DC-DC变换器进行了仿真研究;研制了一台开关频率为400k Hz的基于电流源半桥的12V/400V隔离型双向DCDC变换器样机,并进行了相应的实验研究;同时还将双移相控制方式与PWM加移相控制方式进行了仿真和实验的对比。仿真和实验结果验证了变换器原理分析、参数设计的正确性以及控制策略设计的有效性。本文的研究表明基于变压器电流峰值最小的双移相控制电流源半桥双向DC-DC变换器能够实现能量的双向传输,减小变换器的电流应力,同时在一定的输入、输出电压变化范围内,可以有效提高变换器的功率传输能力,并且进一步减小蓄电池侧的电流纹波,具有进一步深入研究的价值。
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