近年來世界環(huán)境問題日益嚴峻,推動了可再生能源發(fā)電以及光伏儲能領域不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的光伏儲能系統(tǒng)使用多級變換器,主要存在變換器功率密度低,效率低等問題。本文研究的升壓與雙向降壓變換器（3BC）將光伏端,儲能端以及負載端集成為一體,實現(xiàn)了光伏電池最大功率點跟蹤,電池充放電的控制以及負載電壓的穩(wěn)定,提升了光伏儲能變換器的功率密度,并且該變換器具有模塊化結(jié)構(gòu),擁有功率拓展的能力。對3BC的拓撲結(jié)構(gòu)進行介紹,對其工作原理進行分析,確定應用于3BC拓撲的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)以及雙域控制策略,對變換器的環(huán)路補償器進行設計。在雙環(huán)雙域控制的基礎上,對變換器多模塊并聯(lián)穩(wěn)定性的提升進行了研究。3BC的MPPT控制域的電流內(nèi)環(huán)相位特性存在中頻段驟減問題,給電壓調(diào)節(jié)器設計帶來了困難,并且變換器并聯(lián)數(shù)增加會導致幅頻曲線上升,使得穿越頻率右移至中頻段,導致控制穩(wěn)定性變差。本文采用了一種自適應三環(huán)控制方法,保留原有雙域控制策略,改變雙環(huán)控制結(jié)構(gòu),在電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)之間加入一個輔助環(huán),當工況變化使得內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)造成改變時,輔助環(huán)可以自適應地將內(nèi)環(huán)整形,使得電壓調(diào)節(jié)器可以適應各類工況。通過時域和頻域仿真驗證了三環(huán)雙域控制方法的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

TAB變換器[15]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-2-文獻[15]采用的應用于電動汽車儲能領域的TAB變換器如圖1-1所示。儲能電池與超級電容為左側(cè)兩路電源輸入，右側(cè)為負載，其特點是儲能電池與超級電容各自獨立或者兩者一起向負載傳送能量，并且可以實現(xiàn)能量反向流動，利用開關管的結(jié)電容與變壓器漏感進行串聯(lián)諧振，可以實現(xiàn)軟開關，具有較高的效率。圖1-1TAB變換器[15]部分隔離型變換器通常是第一個與第二個端口之間不隔離，而第三個端口與前兩個端口隔離，兩個不隔離的端口作為電源端口和儲能端口，第三個端口作為負載端口，部分隔離型變換器相比完全隔離變換器可以實現(xiàn)功率器件的復用，提升了變換器功率密度和效率[16-19]。圖1-2H橋三端口變換器[19]文獻[19]提出了一種適用于寬輸入電壓范圍的H橋三端口變換器（Three-portH-bridgeconverter,HB-TPC）如圖1-2所示，其拓撲結(jié)構(gòu)是由H橋變換器轉(zhuǎn)變得到，變壓器原邊激磁電感Lm同時用作原邊H橋升降壓變換

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-器的濾波電感，用于實現(xiàn)輸入源和蓄電池之間的功率變換，即變換器采用了電感與變壓器復用的方式。該變換器能夠?qū)崿F(xiàn)各個端口的能量管理，具有輸入源電壓可在寬范圍內(nèi)變化，拓撲簡潔且集成度高，所有開關管可以工作在軟開關狀態(tài)，效率高等優(yōu)點。非隔離型變換器主要采用調(diào)節(jié)開關管占空比的控制方式來控制每個端口的能量流動，控制環(huán)路各自獨立方便控制，具有功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，缺點是沒有變壓器的情況下升壓比較小，適用于各個端口電壓等級相差不大的場合[20-24]。非隔離變換器主要應用于航天電源等對功率密度要求高的場合，航天電源需求高效率，輕量化，占地空間小，需要采取新的技術(shù)或拓撲不斷優(yōu)化提升變換器的功率密度，目前主要采取功率器件復用、磁集成以及軟開關等方法提升功率密度和效率[25-28]。圖1-3一種三電平三端口變換器[24]文獻[24]提出了一種三電平三端口雙向變換器（Three-LevelThree-portBidirectionalDC-DCConverter,TLTPBC）如圖1-3所示，其中VPV是光伏電池電壓，Vbat是電池電壓，Vo是輸出電壓。兩個相同的電容器C1和C2串聯(lián)起到輸出濾波的作用，保證能量源源不斷地流向負載，當光伏輸入源缺少能量時，可以通過雙向電池端口進行供能。另外，由于三電平的固有特性，半導體開關管的最大電壓應力只有輸出電壓的一半，使得變換器更容易應用于中高壓場合，降低電壓應力的同時降低了器件成本并提升了效率。文獻[25]提出了一種新型的軟開關非隔離變換器，如圖1-4所示。該變換器具有輸入電源的單向功率端口和儲能電源的雙向功率端口的結(jié)構(gòu)。變換器中使用的開關管都工作在零電壓開關狀態(tài)（ZVS），因此開關損耗顯著降

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于云層分布規(guī)律與太陽光跟蹤的光伏電站MPPT策略[J]. 陶仁峰,李鳳婷,李永東,付林,辛超山.  電力系統(tǒng)自動化. 2018(05)
[2]改進型擾動觀察法在光伏MPPT中的研究[J]. 榮德生,劉鳳.  電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2017(03)
[3]分析光伏電站輸出特性的云遮擋太陽輻射模型[J]. 李盼,吳江,管曉宏,鄭晗旭,焦春亭,王岱.  西安交通大學學報. 2013(08)
[4]具有功率解耦功能的三端口反激式單級光伏微型逆變器[J]. 胡海兵,黃宵駁,王萬寶,吳紅飛,邢巖.  中國電機工程學報. 2013(12)
[5]一種適用于寬輸入電壓范圍的三端口變換器[J]. 陳潤若,吳紅飛,邢巖.  中國電機工程學報. 2012(27)
[6]雙模糊控制法在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT中的應用[J]. 李興鵬,石慶均,江全元.  電力自動化設備. 2012(08)
[7]粒子群優(yōu)化算法在光伏陣列多峰最大功率點跟蹤中的應用[J]. 朱艷偉,石新春,但揚清,李鵬,劉文穎,魏德冰,付超.  中國電機工程學報. 2012(04)
[8]復雜光照環(huán)境下光伏陣列輸出特性研究[J]. 吳小進,魏學業(yè),于蓉蓉,韓磊.  中國電機工程學報. 2011(S1)
[9]獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制策略[J]. 廖志凌,阮新波.  中國電機工程學報. 2009(21)
[10]被部分遮擋的串聯(lián)光伏組件輸出特性[J]. 翟載騰,程曉舫,丁金磊,查珺.  中國科學技術(shù)大學學報. 2009(04)

碩士論文
[1]有移動云陰影遮蔽的光伏陣列模型及MPPT算法研究[D]. 滕哲銘.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3625162