【摘 要】
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考虑到直流微电网中多种分布式电源发电存在间歇性和波动性,对微网系统的稳定运行和供电质量等安全问题提出了挑战。为此,专家学者提出了在微电网系统中引入储能设备来解决这
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考虑到直流微电网中多种分布式电源发电存在间歇性和波动性,对微网系统的稳定运行和供电质量等安全问题提出了挑战。为此,专家学者提出了在微电网系统中引入储能设备来解决这一难题。目前国内外围绕储能技术的研究主要在于如何获得高性能的双向直流变换器和储能介质。因此,本课题就以高性能双向直流变换器为研究背景,并考虑到储能技术自身对变换器功率密度、传输效率、能量双向流动等要求。本文选取了双有源全桥(Dual-Active full-Bridge,DAB)变换器为研究对象,且为了满足DAB变换器对直流输配电功率容量和电压等级提升的需求,需将单个DAB变换器进行输入输出串并联组合连接。因此,本课题主要是针对DAB变换器运行效率的提升及串并联组合系统中各模块变换器的功率均衡分配等问题进行了研究。首先,本文介绍了移相控制下DAB变换器的基本工作原理,分析了传统移相(single-phase shift,SPS)控制下DAB变换器的6种工作模态和功率传输特性。且为了解决SPS控制下DAB变换器回流功率较大、效率低等问题,提出了一种基于双重移相(dual-phase shift,DPS)控制下的回流功率优化控制策略。该方法主要通过建立DPS控制下两种运行模式下回流功率、电压变比和移相角间的数学模型,利用导数最优解思想求出不同工况下移相角的最优组合,采用分段优化控制来确保DAB变换器全模态下回流功率等指标损耗最小。同时,通过仿真软件Matlab完成搭建DAB变换器模型,理论论证和仿真结果都表明了分段控制下回流功率优化策略的可行性,达到了预期效果。其次,为了满足DAB变换器输入高压、输出大电流等应用场合的需求,本文以输入串联型多模块变换器系统为例,对串并联组合系统中各模块变换器功率均衡分配控制等难题进行了研究。本文基于DPS控制提出了一种输入电压为控制变量的自适应匹配均衡控制策略。该方法通过建立输入串联型系统的功率模型,采用扰动移相角的方法在线等值系统扰动的估算,并实现系统各模块变换器输出侧功率逐级自动均衡的目标。理论分析和仿真结果表明,系统各模块在参数不匹配或输入电压幅值不相等时都可以实现系统各模块传输功率的自动平衡,达到了预期效果。最后,针对多模块变换器系统的功率均衡控制等问题,建立了文中所提控制策略下的数学模型并完成了相关理论论证,并利用仿真软件Matlab完成搭建ISOP系统的模型,通过理论和仿真结果验证了ISOP系统电压自适应匹配均衡控制策略的可行性和科学性。
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