面向直流微网储能的双向LLC谐振式变换器的研究

发布时间：2020-06-01 12:13

【摘要】：近年来,随着微电网的不断发展,能够实现功率双向流动的直流开关电源可将可再生能源的过剩能量转移到蓄电池,也能在可再生能源不能完全满足负荷需求时从电池向负载提供能量,因此备受关注。本文围绕直流开关电源的硬件拓扑选择、优化控制等方面,以谐振腔并联电感的双向LLC谐振变换器为对象开展研究工作。本文首先分析了双向LLC谐振变换器各个工作模态下的工作原理,基于基波近似法(first harmonic approximation,FHA)建立交流等效模型,求解出电压增益,并分析了电压增益的主要影响因素。分析结果表明,在第一谐振工作点附近,变换器能够在保证软开关工作的前提下,获得更大的可控增益变化范围。此外,在众多影响因素中,电压增益对品质因数Q和电感系数k都十分敏感,设计参数时应该折中考虑。在双向LLC谐振变换器的硬件设计方面,根据直流微网对变换器的指标要求,进行了谐振腔参数器件选型和磁性元件设计。在控制方面,针对双向LLC谐振变换器采用同步整流控制策略时,在次谐振区有能量回流的问题,选择单侧频率控制方式实现开关管驱动。文中搭建了 MATLAB仿真模型进行验证,并研制了一台1.5kW的实验样机。基于仿真模型和实验样机,完成了变换器主要参数的电压、电流波形和效率的测试,测试结果表明,本文设计的双向LLC谐振变换器可以实现软开关运行,完成DC400V/DC48V的电能变换,具有合理性和可行性。图64幅,表6个,参考文献75篇。
【图文】：

框图,网系统,框图,分布式发电

独立发电系统或并联的大规模电力系统成为一种发不同区域不同负载要求的集中式电力系统相比，电力系统的多样的分布式发电机组（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ邋Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＧ），可以力系统的负荷压力，，将可再生能源，如风能、太阳能和地热然而，分布式发电的随机性、波动性和可变性会对功耗和电不利影响［５］。一种更可靠的、更经济的微电网系统应运而生。逡逑网是指由分布式电源、能量转换装置、相关负荷和监控、储成的小型发配电系统［６］。交流微电网的控制模式复杂、电能变大，与政府倡导和民众追求的可靠、高效和优质的电能质量网比较来看，直流微电网有明显的优越性［８Ｈ９］：逡逑）对于很多直流负载，如电动汽车、航空电池和照明系统等直可减少换流设备、降低损耗、提高转换效率。逡逑）直流微电网无需考虑无功功率和稳定频率的问题，有更高的）分布式电源系统间的协调控制只需保证电压稳定，确保有功于实现。逡逑逦风力发电逡逑

系统结构图,系统结构图,可再生能源,网系统

逡逑直流微电网系统如图１－１所示，直流负载功率需求可由可再生能源（例如太逡逑阳能或风能）提供，然而每种可再生能源在能量容量和响应速度方面也存在不同逡逑的问题，并且很少具有能量存储功能，因此，直流微电网系统通常需要可充电电逡逑池［１（）］。在直流微电网系统中，来自可再生能源的过剩能量可通过双向ＤＣ／ＤＣ转逡逑换器作为负载功率需求转移到电池。相反，如果可再生能源不能完全满足负荷需逡逑求，那么双向ＤＣ／ＤＣ变换器将从电池向负载提供能量。作为双向ＤＣ／ＤＣ变换器逡逑中的典型结构，双向ＬＬＣ谐振式变换器有着重要的研宄价值。逡逑１．２课题研究现状逡逑１．２．１直流微网储能架构技术的研究现状逡逑直流微网的概念是近年来才被提出。目前，国内外相关学者在此领域对其展逡逑开着多方面的研宄
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】