直流微电网多端口变换器的研究与设计
发布时间：2021-05-16 21:03
相比交流微电网,直流微电网消除了多个DC/AC或AC/DC环节,不存在同步、无功功率、频率控制、肌肤效应和谐波等问题,为可再生能源和直流负载提供高效率、高可靠性、低成本的接口,需要的控制更简单,可提供更高效的电能质量,已成为国内外学者研究热点。多端口变换器作为近年来出现的新型变换器类型,相较于传统变换器而言,具有缩小系统体积、减少开关管数量、提高变换器效率、降低损耗和节约成本等优点。本文重点针对直流微电网中的多端口变换器拓扑及控制技术展开研究,主要工作如下:本文对比分析了直流微电网与交流微电网的特点,同时研究分析现有的多端口变换器拓扑结构与控制技术。在此基础上结合直流微电网的特点,重点针对隔离型多端口变换器进行研究设计。由于传统多端口变换器存在开关管数量过多、系统结构复杂、功率密度不高等问题,本文基于直流微电网研究提出了一种新型的多端口直流变换器,该变换器原边通过将双向Buck/Boost电路和移相全桥变换器的两个桥臂开关管进行复用得到两个输入端口,减少了变换器中开关管数量并提高了功率密度;副边与同步Buck变换器相结合构成高、低压两个输出端口,能更好的适配各种用电设备。接着对所提变换...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 直流微电网系统研究现状与发展趋势
1.3 多端口变换器的研究现状与发展趋势
1.3.1 多端口变换器的拓扑
1.3.2 多端口变换器的控制技术
1.4 本文主要研究内容
2 直流微电网多端口变换器的拓扑结构研究
2.1 变换器的拓扑结构及原理分析
2.1.1 主电路拓扑结构分析
2.1.2 工作状态分析
2.2 开关模态分析
2.3 变换器特性分析
2.3.1 变换器输入输出关系
2.3.2 ZVS实现条件
2.4 仿真验证与分析
2.5 本章小结
3 直流微电网多端口变换器的控制技术研究
3.1 多端口变换器的控制策略分析
3.1.1 光伏电池系统建模分析
3.1.2 储能电池系统建模分析
3.2 多端口变换器小信号建模分析
3.2.1 储能电池端口建模
3.2.2 光伏输入端口建模
3.3 仿真实验及分析
3.3.1 光伏输入端突变
3.3.2 负载端功率突变
3.3.3 控制策略切换
3.4 本章小结
4 样机研制与实验
4.1 元件参数设计
4.1.1 功率变压器设计
4.1.2 开关管与二极管选取
4.1.3 滤波电感的设计
4.1.4 隔直电容选取
4.2 硬件电路设计
4.2.1 辅助电源电路
4.2.2 电压采样电路
4.2.3 电流采样电路
4.2.4 MOSFET驱动电路
4.2.5 DSP控制电路板
4.3 软件设计
4.3.1 TMS320F2808开发环境
4.3.2 程序流程图
4.4 硬件设计的结果及测试
4.5 本章小结
5 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性直流输电混合仿真平台参数优化方法[J]. 张好,乐健,周谦,周文俊. 中国电机工程学报. 2019(04)
[2]具备高增益的非隔离三端口变换器[J]. 刘俊峰,胡仁俊,曾君. 电工技术学报. 2019(03)
[3]一种隔离型三端口双向LCLC多谐振直流变换器[J]. 李微,王议锋,韩富强,陈博. 电工技术学报. 2018(14)
[4]基于下垂控制的直流微网多储能系统研究[J]. 陈景文,张东,党宏社. 电气传动. 2018(01)
[5]基于独立光储直流微网能量管理控制的研究[J]. 温春雪,贾焦心,霍振国. 电力电子技术. 2016(11)
[6]移相全桥ZVS变换器的优化及参数设计[J]. 史永胜,刘言新,王喜锋,周鹏. 电子器件. 2016(03)
[7]双向全桥DC-DC变换器回流功率优化的双重移相控制[J]. 张勋,王广柱,商秀娟,王婷. 中国电机工程学报. 2016(04)
[8]适用于远距离大容量架空线路的LCC-MMC串联混合型直流输电系统[J]. 徐政,王世佳,李宁璨,肖晃庆,江伟. 电网技术. 2016(01)
[9]直流微电网关键技术研究综述[J]. 李霞林,郭力,王成山,李运帷. 中国电机工程学报. 2016(01)
[10]一种用于新能源混合发电的移相控制三端口DC-DC变流器[J]. 宋鑫,肖建国,牛洁茹,李武华,孙宏伟. 电工技术学报. 2015(17)
硕士论文
[1]微网的经济运行研究[D]. 李乐.华北电力大学（北京） 2011
[2]微网经济运行优化的研究[D]. 郭佳欢.华北电力大学（北京） 2010
[3]PWM加相移控制的双向DC/DC变换器[D]. 赵川红.浙江大学 2003
本文编号：3190396
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 直流微电网系统研究现状与发展趋势
1.3 多端口变换器的研究现状与发展趋势
1.3.1 多端口变换器的拓扑
1.3.2 多端口变换器的控制技术
1.4 本文主要研究内容
2 直流微电网多端口变换器的拓扑结构研究
2.1 变换器的拓扑结构及原理分析
2.1.1 主电路拓扑结构分析
2.1.2 工作状态分析
2.2 开关模态分析
2.3 变换器特性分析
2.3.1 变换器输入输出关系
2.3.2 ZVS实现条件
2.4 仿真验证与分析
2.5 本章小结
3 直流微电网多端口变换器的控制技术研究
3.1 多端口变换器的控制策略分析
3.1.1 光伏电池系统建模分析
3.1.2 储能电池系统建模分析
3.2 多端口变换器小信号建模分析
3.2.1 储能电池端口建模
3.2.2 光伏输入端口建模
3.3 仿真实验及分析
3.3.1 光伏输入端突变
3.3.2 负载端功率突变
3.3.3 控制策略切换
3.4 本章小结
4 样机研制与实验
4.1 元件参数设计
4.1.1 功率变压器设计
4.1.2 开关管与二极管选取
4.1.3 滤波电感的设计
4.1.4 隔直电容选取
4.2 硬件电路设计
4.2.1 辅助电源电路
4.2.2 电压采样电路
4.2.3 电流采样电路
4.2.4 MOSFET驱动电路
4.2.5 DSP控制电路板
4.3 软件设计
4.3.1 TMS320F2808开发环境
4.3.2 程序流程图
4.4 硬件设计的结果及测试
4.5 本章小结
5 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性直流输电混合仿真平台参数优化方法[J]. 张好,乐健,周谦,周文俊. 中国电机工程学报. 2019(04)
[2]具备高增益的非隔离三端口变换器[J]. 刘俊峰,胡仁俊,曾君. 电工技术学报. 2019(03)
[3]一种隔离型三端口双向LCLC多谐振直流变换器[J]. 李微,王议锋,韩富强,陈博. 电工技术学报. 2018(14)
[4]基于下垂控制的直流微网多储能系统研究[J]. 陈景文,张东,党宏社. 电气传动. 2018(01)
[5]基于独立光储直流微网能量管理控制的研究[J]. 温春雪,贾焦心,霍振国. 电力电子技术. 2016(11)
[6]移相全桥ZVS变换器的优化及参数设计[J]. 史永胜,刘言新,王喜锋,周鹏. 电子器件. 2016(03)
[7]双向全桥DC-DC变换器回流功率优化的双重移相控制[J]. 张勋,王广柱,商秀娟,王婷. 中国电机工程学报. 2016(04)
[8]适用于远距离大容量架空线路的LCC-MMC串联混合型直流输电系统[J]. 徐政,王世佳,李宁璨,肖晃庆,江伟. 电网技术. 2016(01)
[9]直流微电网关键技术研究综述[J]. 李霞林,郭力,王成山,李运帷. 中国电机工程学报. 2016(01)
[10]一种用于新能源混合发电的移相控制三端口DC-DC变流器[J]. 宋鑫,肖建国,牛洁茹,李武华,孙宏伟. 电工技术学报. 2015(17)
硕士论文
[1]微网的经济运行研究[D]. 李乐.华北电力大学（北京） 2011
[2]微网经济运行优化的研究[D]. 郭佳欢.华北电力大学（北京） 2010
[3]PWM加相移控制的双向DC/DC变换器[D]. 赵川红.浙江大学 2003
本文编号：3190396
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