第42卷第3期2023年3月电工电能新技术AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyVol.42,No.3Mar.2023收稿日期:2022-04-01基金项目:国家自然科学基金项目(51877187)作者简介:张纯江(1961-),男,黑龙江籍,教授,博士,研究方向为电力电子变流器拓扑及控制、光伏风力发电并网控制、微电网与储能功率流控制;阚志忠(1970-),男,河北籍,副教授,博士,研究方向为微电网运行与控制、新能源发电变流器及控制、电机控制技术(通信作者)。三电平电流型推挽双向DC/DC变换器及工作特性分析张纯江1,乔玉玺1,谢季芳1,孟宪慧1,2,阚志忠1(1.燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;2.唐山学院机电工程系,河北唐山063000)摘要:储能DC/DC变换器需要解决电池侧电流纹波和宽电压范围问题。本文研究了一种可用于电能路由器储能环节的三电平电流型推挽式双向DC/DC变换器,具有高增益、电流纹波小和宽输入电压范围的特征。以传输电感两端电压匹配为原则研究了采用脉冲宽度调制(PWM)加移相控制下的工作机理,深入分析了正向和反向工作模式。研究了占空比、桥间移相比和桥内移相比对功率传输的影响以及不同模式下的系统性能,以实现变换器的高效率功率传输。通过建立各功率管开通时刻的瞬态等效电路深入研究了功率管寄生电容、变压器励磁电感对实现软开关的影响。推导出开通时刻的准谐振方程,从而得到功率管实现软开关的条件,为参数优化设计奠定了基础。在3kW实验平台上进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。关键词:双向DC/DC变换器;PWM加移相;软开关;电能路由器;推挽变换器DOI:10.12067/ATEEE2203053文章编号:1003-3076(2023)03-0001-12中图分类号:TM4641引言随着光伏风力等新能源发电装机总量日益增加,目前的配电网结构节点自治能力差、自由度低,间歇性、不可控性分布式电源接入电网会对电网带来不利影响[1-3]。电能路由器能够解决上述问题并提高电力系统的稳态性能。图1为区域电能路由器结构框图,其中储能是系统中必须存在的单元,它能够平滑光伏风力这种波动性发电电源[4]。储能电池的电压等级通常比较低,而直流母线电压远大于储能装置的电压等级,为了实现安全可靠的能量双向传输,需要通过隔离双向DC/DC变换器将电压变换后再传输,其具有升降压和电气隔离的作用。在储能系统中隔离双向DC/DC变换器是核心单元,需要解决两个关键问题是电池侧电流纹波和宽电压范围问题。低电流纹波有利于电池的寿命,宽电压范围适应电池的电压变化[5]。隔离双向DC/DC变换器可以分为电...
