双向直流变换器及其在含储能装置光伏并网系统中应用研究

摘要

当今世界面临严峻的能源短缺以及能源生产产生的环境污染问题，寻求开发无污染的可再生能源是解决这一问题的有效手段。光伏发电作为可再生能源以其具有的体积小、重量轻、寿命长、运行可靠、资源广泛等优点得到迅猛发展。为了提高光伏发电的利用率和安全可靠性，研究含储能装置的光伏并网电器及系统具有极其重要意义。本文开展双向DC/DC变换器在含储能装置光伏并网系统中应用技术研究，探索储能单元、电网、光伏电源三者间的有机组合，为光伏能源的高效利用提供理论支持。
　　目前用于高压大功率场合的双向DC/DC变换器存在开关管电压应力大、结构复杂、效率低等问题，本文研究了一种新型隔离型三电平双向DC/DC变换器。变换器的高、低压侧电路分别由三电平半桥电路和推挽电路构成，具有结构简单、开关器件应力低的优点。文中详细阐述了变换器的正、反向工作原理，并给出变换器在一个开关周期内不同阶段的等效电路及电压、电流的表达式；推导了变换器正、反向工作时的输入输出电压关系，同时给出开关管的电压应力情况以及ZVS开通条件。
　　研究了三电平双向 DC/DC变换器的参数设计，主要包括高频变压器的变比、滤波电感、滤波电容、谐振电感值的计算以及功率器件的选择。
　　建立了变换器的仿真模型，进行仿真工作，验证了所提变换器的正确性和可行性。将所提双向 DC/DC变换器应用于含储能装置光伏并网系统中，根据光伏阵列和
　　蓄电池的不同状态，分析了系统的9种不同工作模式，给出了变换器的控制策略，重点阐述了能量管理控制电路、双闭环控制电路以及飞跨电容电压平衡策略的实现电路。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 三电平双向DC/DC变换器

1.3 课题研究意义

1.4 课题主要研究内容

第二章 双向DC/DC变换器

2.1 三电平双向DC/DC变换器主电路拓扑结构

2.2 三电平双向DC/DC变换器工作原理

2.3 三电平双向DC/DC变换器工作特性

2.4 飞跨电容电压平衡策略

2.5 本章小结

第三章 电路设计与建模

3.1 主电路参数设计

3.2 建模与分析

3.3 本章小结

第四章 双向DC/DC变换器在含储能装置光伏并网系统中的应用

4.1 含储能装置光伏并网系统工作模式

4.2 双向DC/DC变换器在光伏并网系统中控制策略

4.3 控制策略的仿真验证

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢