【摘 要】
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随着新能源分布式微电网的发展,尤其是光伏发电在电网中的占比日益提升,为应对新能源发电的波动性,大力发展分布式储能系统是目前较为可行的选择之一。如今直流母线与储能系统之间的电压并不统一,而多绕组变换器具有更加宽广的工作电压范围与应用场景,因此有必要对其各项工作特性进行深入研究。本文在750V直流母线的背景下搭建了基于多绕组变压器的双向DC-DC变换器,通过独特的控制策略实现高压侧的ZVS软开关与低压
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随着新能源分布式微电网的发展,尤其是光伏发电在电网中的占比日益提升,为应对新能源发电的波动性,大力发展分布式储能系统是目前较为可行的选择之一。如今直流母线与储能系统之间的电压并不统一,而多绕组变换器具有更加宽广的工作电压范围与应用场景,因此有必要对其各项工作特性进行深入研究。本文在750V直流母线的背景下搭建了基于多绕组变压器的双向DC-DC变换器,通过独特的控制策略实现高压侧的ZVS软开关与低压侧零电流软开关,降低了开关损耗,减小了工作时产生的高频干扰,提高工作的稳定性。首先,对传统DAB变换器和传统LLC谐振变换器的工作原理与特性进行简单介绍,对双向零电流开关DC-DC变换器的控制策略与工作模态进行了说明与推导。随后介绍了两种改进控制方法,即抑制结电容振荡影响的控制、基于脉冲前沿控制的ZVS控制改进。之后,对软开关特性与功率传输特性进行了基本分析。然后,针对直流微电网中750V直流母线下的应用场景,在双向零电流开关DC-DC变换器的基础上加入多绕组变压器及相应的全桥电路,搭建出一种多绕组DC-DC变换器,其控制策略在双向零电流开关控制的基础上增加了独立电流控制与均压控制。在进行参数设计中,根据变换器工作原理分别从优化电流应力与优化损耗两个方面围绕变换器的主要参数变比N和外加电感值L进行理论分析,得出变比N与电感值L的对应关系,绘制出变比N与高低压侧电流峰值i Hpeak,i Lpeak的函数图像,绘制出变比N与额定电流下的损耗P’off之间的函数图像,最终根据理论分析与图像绘制选取出合理的参数范围。最后,确定了电路拓扑的主要参数,对变换器进行了软件和硬件设计,搭建了2k W功率的三绕组双向DC-DC变换器实验平台,通过实验对本文提出的基本工作原理、两种控制改进、多绕组均压控制进行了实验验证,与理论及仿真相符。
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