基于双向DC/DC的混合能源系统设计研究

发布时间：2021-01-30 01:22

　　由于单一电池系统无法满足实际系统的需求,电池超级电容混合能源系统成为目前研究方向之一。为了主动控制电池超级电容之间的能量分配,主控双向直流变换器的设计成为目前混合能源系统研究的重点。从理论上对锂离子电池、超级电容和双向DC/DC变换器进行了详细分析,在此基础上,设计了混合能源系统,并制作了系统样机,进行了实验验证。实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能实时准确跟踪给定电流,样机在全工作范围内具有较高的效率。所设计基于双向DC/DC变换器的混合能源系统是全可控和高效的。 

【文章来源】：电力电子技术. 2016,50(11)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１混合能源系统结构

第５０卷第１１期?电力电子技术?Ｖ〇１．５０，?Ｎｏ．ｌｌ??２０１６?年?１１?月?Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ?Ｎｏｖｅｍｂｅｒ?２０１６??表１主要性能对比?Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器将二极管替换成了?Ｍ０ＳＦＥＴ，能??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｍａｉｎ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?实现能量的双向流动，其拓扑结构如图３所不。??循环寿命／油由收￣￣功率密度／能量密度／?，＿丄—．——ｉｊｉ—??????次?＿?陶（Ｗｈ／ｋｇ）?＾?ｈ??锂离子电池?４００￣１?２００?８０－９０?３００－１?５００?１５０－２５０?Ｉ＿＿：?Ｊ?Ｉ?Ｊ??超级电容１００００００?９０?１?０００－９０００?０－５－３０?图３双向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器拓扑结构??组成混合能源系统最简方式为锂离子电池和?＆?３?Ｔｏｐｏｌｏｇｉｅａｌ?ｓｔｒｕｅｔｕｒｅ?ｏｆ?ｂｋｌｋｅｅｔｉｏｎａｌ?Ｂｕｅｋ－Ｂ＿?ｅｃｍｖｅｒｔｗ??超级电容直接并联，即被动式混合能源系统，如图１?双向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器主要应用于需要能量??所示，此时超级电容相当于高频滤波器，通过锂离?双向流动的电路中。从正向看，电感ｉ和开关管??子电池的电流将更平缓，避免了其瞬时大功率充?Ｖ，组成了?Ｂｏｏｓｔ斩波电路，开关管％的作用相当??放电；但缺点是因超级电容端电压始终等于电池?于二极管，其输入电压低于输出电压；从反向看，??端电压，其工作电压范围很窄，限制了其功率密度?乂１和％构成了?Ｂｕｃｋ斩波电路，Ｖ，的作用相当于??优势的发挥。解决方法是在超级电容和锂离子电?二极管，其输入电压高于输出电压。该

??当负载需求功率为负时，优先给超级电容充电，剩?ｉ储能，其电流＾上升，负载由电容供电；Ｖ，断开??余功率则用于锂离子电池充电。可见，主动式混合?时，Ｖ２导通，Ｌ释放能量，与电源串联向负载和输??能源系统要求锂离子电池和超级电容之间能量流?出电容供电乂下降。Ｖ２导通时，Ｖ，断开，电容向??动的双向主动控制，故可控高效的双向ＤＣ／ＤＣ变?电源供电乂上升；Ｖ２断开时，Ｖ，导通，电感续流??换器对于主动式混合能源系统必不可少［５］。?向电源供电乂下降。????〇?＾?１＿，?〇?图４为双向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器运行时匕的波??１丄?丄攀?蠢丄Ｄ＝ｃ丄攀?形，在Ｖ，导通时，正向运行状态下乂增大；反向??％?Ｊ?｜?蠢丁变换器｜?｜?。?蹄齡ＴＡＭ，】、Ｍ，抑販餘??（ａ）被动式?（ｂ）主动式?波形的变化是相反的。??图１混合能源系统结构??????Ｖ，?；??Ｆｉｇ．?１?Ｈｙｂｒｉｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ??Ｐ?Ｉ?！?ｉ?ｉ??＾４?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??锂离子Ｉ－?？?Ｉ?ｔｔ．?＊ｕｌ?正向?／ａｖ??电池?ＦｔＪｉｉｉｙ?０ｌ?；?；?；?；?＾??????／＇ｌＡ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??超级功率?，１?■?１?Ｉ??电容［＝４变换器Ｍ?反向??（ａ）较大正向功率?＾?ＤＴｓ?Ｔｓ?１??钾离子Ｉ?丨锂离子ｕ?ｒｚｒｓｎ?图４双向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器电感电流波形??４池?￣￣Ｉ贝软Ｉ?‘池?ｆｐｌＥ＾Ｊ????Ｉ???Ｆｉｇ．?４?Ｉｎｄｕｃｔｏｒ?ｃｕｒｒ

【参考文献】：
硕士论文
[1]基于电能路由器的户用光伏逆变器的设计[D]. 洪家尧.安徽工程大学 2018
[2]电流馈入式半桥光伏储能的研究[D]. 李娜.陕西科技大学 2018
[3]基于超级电容储能系统的电梯微网电压波动控制策略研究[D]. 陈耀.山东科技大学 2017



本文编号：3007964