光伏发电系统中DC/DC变换器控制策略的研究
发布时间：2021-11-25 19:29
随着光伏发电技术的快速发展,光伏并网发电系统在家用供电,光伏电站等领域的应用也越加广泛。然而光伏电池板受环境因素的影响,其输出的电压范围较宽,为了使直流母线电压快速稳定,需要引入宽电压输入范围的DC/DC环节。因此,研究适用于光伏发电系统中宽电压输入范围的DC/DC变换器对光伏发电技术的发展具有重要意义。LCC电路因其较好的调压特性并且可以利用自身谐振元件消除电路寄生参数的影响,因而非常适用于光伏发电系统中前级DC/DC环节。目前针对光伏宽输入电压范围的LCC型DC/DC变换器控制策略如FM和PS都有其不足之处。因此,本文研究了一种变频移相调制的混合控制策略。通过对电路特性的分析,利用最小二乘法确定了谐振变换器最佳工作状态下开关频率和移相角之间的函数关系。当输入电压在宽范围内变化时,根据拟合曲线同时对开关频率和移相角进行调节,从而改变谐振电路的电压增益,进而将输出电压稳定在母线电压水平。本文详细阐述了 LCC型DC/DC变换器在变频移相混合控制策略下的工作原理,并根据电路的容性基波等效模型,深入研究了 LCC型DC/DC的直流电压增益特性、输入阻抗角特性、ZVS及谐振变换器的工作状态曲...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单级结构并网系统
图1-2两级结构并网系统
西安理工大学硕士学位论文4VinQ1Q2Q3Q4D1D2D3D4LrCrCP1:nLfCfRLaCa图1-3附加LC网络的LCC型DC/DC变换器Fig.1-3LCCtypeDC/DCconverterwithadditionalLCnetwork文献[16-17]提出了一种改进的LCC型DC/DC变换器，如图1-4所示。该拓扑是在逆变器前后桥臂间串入附加电感La，并在并联谐振电容上串联一个双向开关。在变换器工作过程中，通过控制双向开关管Q5、Q6的导通和关断，可以使电路处于在两种工作模式，分别为移相全桥电路模式和LCC谐振电路模式。电路在两种模式下利用附加电感拓宽了开关管的ZVS范围，同时通过控制双向开关降低导通损耗，但新增的附加电感和开关管增加了电路的控制难度及成本。VinQ1Q3Q2Q4LrCrCPQ5Q61:nD1D2D3D4LfCfRLa图1-4改进的LCC型DC/DC变换器Fig.1-4ImprovedLCCtypeDC/DCconverter1.3.2控制策略研究现状以往学者对LCC型DC/DC变换器的改进优化都是在变频或者移相控制下进行的。在宽输入电压范围的场合，变频控制和移相控制虽然在一定程度上可以实现宽输入电压范围的稳压，但是都有其各自的缺点。当采用单一变频或移相策略时，随着输入电压范围变宽，谐振变换器存在开关频率范围增大或滞后桥臂工作在容性状态的问题，影响谐振变换器效率及系统的安全运行。为了解决上述单一控制策略运行时存在的问题，文献[18-22]采用FM和PS的混合控制。该方法是在整个输入电压范围内将电压增益分为两部分，分别为变频控制部分和移相控制部分，在低输入电压时采用FM调整电压增益，在高输入电压时采用PS调整电压增益。该方法在很大程度上解决了单一控制策略的问题，然而根据两种策略的不同电压增益特性，存在控制策略切换点设计复杂等问题。文献[23-26]采用自持移相调制的控制策略，从另?
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法[J]. 韩富强,王议锋,李占纯,冀睿琳,刘瑞欣. 电工技术学报. 2019(24)
[2]基于一种新型LCC谐振变换器控制策略的硬件实现[J]. 王栋,李敬文,贺根华. 集成电路应用. 2018(11)
[3]高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨[J]. 卢斯煜,周保荣,饶宏,赵文猛,姚文峰. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[4]一种改进的全桥移相LCC谐振变换器[J]. 王栋,亓迎川,贾强,贺根华. 空军预警学院学报. 2018(03)
[5]基于临界模态的DCM-LCC谐振变换器的归一化分析与设计[J]. 张洪寅,童朝南,王泽庭. 电工技术学报. 2019(01)
[6]LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现[J]. 王德玉,段元超,高鹤,王振春,赵清林. 电工技术学报. 2018(12)
[7]基于自持移相控制的高压静电除尘电源研究[J]. 张羽,陈达,胡浩,陈息坤. 工业控制计算机. 2017(11)
[8]一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器设计[J]. 林磊明,许建平,陈一鸣,马红波. 中国电机工程学报. 2018(16)
[9]LCC谐振变换器非对称移相控制及效率优化方法[J]. 高铁峰,张森,赵剑锋,张云龙. 电工技术学报. 2017(08)
[10]自持移相LCC谐振变换器稳态分析及参数设计[J]. 高铁峰,张森,朱朱,赵剑锋. 电力自动化设备. 2016(08)
博士论文
[1]LCC谐振变换器的解析建模与分析[D]. 杨瑞.华中科技大学 2014
[2]光伏并网逆变器若干关键技术研究[D]. 陈堃.武汉大学 2014
硕士论文
[1]曲线拟合原理及其应用研究[D]. 陈韦名.长沙理工大学 2018
[2]一种宽范围软开关全桥DC-DC变换器[D]. 尚子凡.北京交通大学 2017
[3]基于低压配网电压质量的光伏并网逆变器的控制方法研究[D]. 赵倩.华北电力大学 2017
[4]宽范围输出的三相LCC谐振变换器研究[D]. 石岩.哈尔滨工业大学 2016
[5]LCC谐振DC/DC变换器控制策略研究[D]. 朱朱.东南大学 2016
[6]光伏发电用高增益DC/DC变换器的研究与设计[D]. 踪凯.华南理工大学 2013
[7]单相光伏并网发电系统中DC/DC变换器的设计与优化[D]. 孙良伟.浙江大学 2007
本文编号：3518650
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单级结构并网系统
图1-2两级结构并网系统
西安理工大学硕士学位论文4VinQ1Q2Q3Q4D1D2D3D4LrCrCP1:nLfCfRLaCa图1-3附加LC网络的LCC型DC/DC变换器Fig.1-3LCCtypeDC/DCconverterwithadditionalLCnetwork文献[16-17]提出了一种改进的LCC型DC/DC变换器，如图1-4所示。该拓扑是在逆变器前后桥臂间串入附加电感La，并在并联谐振电容上串联一个双向开关。在变换器工作过程中，通过控制双向开关管Q5、Q6的导通和关断，可以使电路处于在两种工作模式，分别为移相全桥电路模式和LCC谐振电路模式。电路在两种模式下利用附加电感拓宽了开关管的ZVS范围，同时通过控制双向开关降低导通损耗，但新增的附加电感和开关管增加了电路的控制难度及成本。VinQ1Q3Q2Q4LrCrCPQ5Q61:nD1D2D3D4LfCfRLa图1-4改进的LCC型DC/DC变换器Fig.1-4ImprovedLCCtypeDC/DCconverter1.3.2控制策略研究现状以往学者对LCC型DC/DC变换器的改进优化都是在变频或者移相控制下进行的。在宽输入电压范围的场合，变频控制和移相控制虽然在一定程度上可以实现宽输入电压范围的稳压，但是都有其各自的缺点。当采用单一变频或移相策略时，随着输入电压范围变宽，谐振变换器存在开关频率范围增大或滞后桥臂工作在容性状态的问题，影响谐振变换器效率及系统的安全运行。为了解决上述单一控制策略运行时存在的问题，文献[18-22]采用FM和PS的混合控制。该方法是在整个输入电压范围内将电压增益分为两部分，分别为变频控制部分和移相控制部分，在低输入电压时采用FM调整电压增益，在高输入电压时采用PS调整电压增益。该方法在很大程度上解决了单一控制策略的问题，然而根据两种策略的不同电压增益特性，存在控制策略切换点设计复杂等问题。文献[23-26]采用自持移相调制的控制策略，从另?
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法[J]. 韩富强,王议锋,李占纯,冀睿琳,刘瑞欣. 电工技术学报. 2019(24)
[2]基于一种新型LCC谐振变换器控制策略的硬件实现[J]. 王栋,李敬文,贺根华. 集成电路应用. 2018(11)
[3]高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨[J]. 卢斯煜,周保荣,饶宏,赵文猛,姚文峰. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[4]一种改进的全桥移相LCC谐振变换器[J]. 王栋,亓迎川,贾强,贺根华. 空军预警学院学报. 2018(03)
[5]基于临界模态的DCM-LCC谐振变换器的归一化分析与设计[J]. 张洪寅,童朝南,王泽庭. 电工技术学报. 2019(01)
[6]LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现[J]. 王德玉,段元超,高鹤,王振春,赵清林. 电工技术学报. 2018(12)
[7]基于自持移相控制的高压静电除尘电源研究[J]. 张羽,陈达,胡浩,陈息坤. 工业控制计算机. 2017(11)
[8]一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器设计[J]. 林磊明,许建平,陈一鸣,马红波. 中国电机工程学报. 2018(16)
[9]LCC谐振变换器非对称移相控制及效率优化方法[J]. 高铁峰,张森,赵剑锋,张云龙. 电工技术学报. 2017(08)
[10]自持移相LCC谐振变换器稳态分析及参数设计[J]. 高铁峰,张森,朱朱,赵剑锋. 电力自动化设备. 2016(08)
博士论文
[1]LCC谐振变换器的解析建模与分析[D]. 杨瑞.华中科技大学 2014
[2]光伏并网逆变器若干关键技术研究[D]. 陈堃.武汉大学 2014
硕士论文
[1]曲线拟合原理及其应用研究[D]. 陈韦名.长沙理工大学 2018
[2]一种宽范围软开关全桥DC-DC变换器[D]. 尚子凡.北京交通大学 2017
[3]基于低压配网电压质量的光伏并网逆变器的控制方法研究[D]. 赵倩.华北电力大学 2017
[4]宽范围输出的三相LCC谐振变换器研究[D]. 石岩.哈尔滨工业大学 2016
[5]LCC谐振DC/DC变换器控制策略研究[D]. 朱朱.东南大学 2016
[6]光伏发电用高增益DC/DC变换器的研究与设计[D]. 踪凯.华南理工大学 2013
[7]单相光伏并网发电系统中DC/DC变换器的设计与优化[D]. 孙良伟.浙江大学 2007
本文编号：3518650
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