隨著可再生能源技術(shù)的快速發(fā)展,儲(chǔ)能技術(shù)得到了大量的應(yīng)用。儲(chǔ)能單元中雙向DC/DC變換器逐漸成為一研究熱點(diǎn)。但是在儲(chǔ)能單元所特有的寬范圍電壓輸出特性給研究帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。近年來(lái)有研究表明通過(guò)將雙向Buck-Boost變換器與CLLC諧振變換器集成在一起可解決儲(chǔ)能單元寬范圍電壓?jiǎn)栴}。集成Buck-Boost型CLLC諧振變換器功率可雙向流動(dòng),諧振使得軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,降低了開(kāi)關(guān)損耗,提高了變換器的功率密度。但是當(dāng)輸入端接電壓等級(jí)低、功率范圍波動(dòng)大的太陽(yáng)能電池板時(shí),定頻PWM控制的Boost型CLLC變換器降低了對(duì)PV電能的利用,副邊與原邊驅(qū)動(dòng)同步使得變換器在占空比偏移0.5時(shí)具有較低的效率。為了在光伏發(fā)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)PV電能的最大化利用,提高變換器的變換效率。研究了一種光伏發(fā)電用PWM-PFM混合控制的Boost型軟開(kāi)關(guān)、高增益CLLC變換器,通過(guò)控制原邊開(kāi)關(guān)管的占空比與開(kāi)關(guān)頻率,變換器能夠在穩(wěn)定輸出電壓的同時(shí),追蹤PV最大功率點(diǎn)。混合控制下,變換器諧振增益大于1,電壓增益大;開(kāi)關(guān)管一次側(cè)ZVS開(kāi)通,二次側(cè)ZCS軟開(kāi)關(guān),整機(jī)效率高。此外,研究了諧振變換器中的回流功率現(xiàn)象,通過(guò)對(duì)變換器狀... 

【文章來(lái)源】：河北科技大學(xué)河北省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙向Buck-Boost電路圖

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2換器、雙向Zeta-Sepic變換器[27]。雙向Buck-Boost變換器即在原Buck、Boost變換器上修改而成，對(duì)于Boost變換器，雙向Buck-Boost變換器在原二極管位置替換為全控管。正向看等效為Boost電路，當(dāng)輸入輸出反向時(shí)，Buck-Boost電路等效為Buck電路。電路如圖1-1所示。圖1-1雙向Buck-Boost電路圖Buck-Boost型變換器，PWM控制簡(jiǎn)單，電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。文獻(xiàn)[28]指出該變換器具有較高的效率，Boost模式下變換效率90%，Buck模式下變換器效率94%。但是當(dāng)輸入電壓范圍較寬、電壓增益比較大時(shí)Buck-Boost型變換器占空比往往出現(xiàn)極限占空比狀態(tài)，而當(dāng)非隔離型變換器電路容量較大時(shí)，其主開(kāi)關(guān)管選擇絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)。IGBT工作頻率較低，而低開(kāi)關(guān)頻率會(huì)造成電路儲(chǔ)能電感體型巨大。且Buck-Boost變換器因其不帶隔離變壓器，電壓增益比較低。不適用于高壓、大功率的場(chǎng)合。雙向Cuk變換器是在原單向Cuk變換器二極管位置替換為全控管，實(shí)現(xiàn)雙向工作。雙向Cuk變換器電路圖如圖1-2所示。雙向Cuk變換器輸入、輸出端皆有電感元件，能夠有效降低輸出電流紋波。該電路能量只能通過(guò)中間電容再傳遞到負(fù)載，因此電路能量傳遞效率低，不適合大功率場(chǎng)合應(yīng)用。圖1-2雙向Cuk電路圖雙向Zeta-Sepic電路由單向Zeta電路中二極管替換為全控管演化而來(lái)。其電路圖如圖1-3所示。正向時(shí)等效為Zeta變換器，反向時(shí)等效為Sepic變換器。其能量傳輸方向由兩個(gè)電感的平均電流決定。同雙向Cuk變換器一樣，因?yàn)槠鋫鬟f能量的中間電容，導(dǎo)致變換器效率較低。只適用于小功率場(chǎng)合。

第1章緒論3圖1-3雙向Zeta-Sepic電路圖綜上所述，非隔離型雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)。由于其普遍能量傳遞效率較低，故只能適用于小功率場(chǎng)合。1.2.2隔離型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀對(duì)于隔離型變換器，其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有隔離變壓器，改變?cè)驯燃纯蓪?shí)現(xiàn)電路電壓高增益。基本上隔離型DC/DC變換器都由非隔離型電路演化而來(lái)。因此隔離型雙向DC/DC變換器拓?fù)溆幸淮箢愂菑牡湫烷_(kāi)關(guān)電源變化而來(lái)：隔離型Flyback電路、隔離型雙向Cuk電路、隔離型雙向Zeta電路、雙向推挽電路、雙向半橋電路等。此外，還有一些將多種開(kāi)關(guān)電源電路組合而成的變換器：雙向推挽正，反激變換器、隔離型正反激變換器等。這些變換器均能實(shí)現(xiàn)雙向工作，但是由于其電路結(jié)構(gòu)的局限性，變換器開(kāi)關(guān)管大部分工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)或軟開(kāi)關(guān)范圍窄，因其較低的變換效率，使得這些電路拓?fù)錄](méi)有廣泛的應(yīng)用[29]。當(dāng)前研究與應(yīng)用較多的隔離型雙向DC/DC變換器主要由雙有源橋式(DualActiveBridge，DAB)變換器與諧振型CLLC兩種變換器。表1-1展示了兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。表1-12種隔離型變換器比較模式DABCLLC優(yōu)點(diǎn)元器件少，無(wú)諧振電容高效(高于98%的峰值效率)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸電感集成在變壓器中設(shè)計(jì)良好時(shí)，全范圍軟開(kāi)關(guān)三相DAB結(jié)構(gòu)成熟每相電流RMS小控制簡(jiǎn)單(PFM)頻率固定，變壓器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分支拓?fù)涠喽蝹?cè)輸出EMI小缺點(diǎn)回流功率大，效率低，相對(duì)CLLC低0.5%部分情況下，關(guān)斷電流大，損耗大更多的器件(諧振電容)PFM控制頻率范圍寬電壓不匹配時(shí)，輕載時(shí)軟開(kāi)關(guān)受限(可通過(guò)設(shè)計(jì)與變控制方式實(shí)現(xiàn)，但會(huì)增加控制復(fù)雜度)變壓器功率密度低高頻效率下降(按最低頻率設(shè)計(jì))在低于20kW的功率時(shí)，LLC/CLLC/CLLLC變換器優(yōu)勢(shì)明顯，諧振電容在20kW

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