用于复合储能系统的多端口双向DC/DC变换器研究

摘要

对环境友好的可再生清洁能源电源越来越受到社会的重视,将多种形式的可再生能源电源与储能设备相结合组成的联合供电系统,可以克服可再生能源发电单元自身缺点,实现对可再生能源的高效利用并可以得到稳定的电力输出。在可再生能源电源和储能设备组成的供电系统中,每一个电源以及储能单元都需要经过不同的DC/DC变换器与公共直流母线相连。将相各个互独立的接口装置集成为一个接口装置,不仅可以简化系统的拓扑结构,节约成本,还可以实现集中控制,提高整个系统的性能。
　　本文通过阅读国内外文献,对文献中提出的部分多端口DC/DC变换器的拓扑结构进行分类,分析各个拓扑结构的优缺点,选择一种多端口DC/DC变换器作为研究对象。通过分析目标变换器的换流原理,建立其分段状态方程以及状态空间平均模型;以此为基础,通过加入微小扰动建立变换器的交流小信号模型,计算出其被控量-控制量的开环传递函数,构建内环输入电流控制-外环输出电压控制的控制结构;使用频率特性曲线法分别对变换器的输入电流、输出电压控制回路进行设计与优化,并在Matlab/Simulink软件中对本文设计的目标变换器控制系统的性能进行了仿真验证。
　　最后本文针对云南电力研究院智能微网实验室中的复合储能系统,通过仿真对变换器的不同工作情况进行模拟,证明了变换器在不同工况下均能实现稳定工作。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 论文主要工作

第2章 微网复合储能系统中功率调节装置

2.1 复合储能系统

2.2 多端口DC/DC变换器拓扑结构分析

2.3 本章小结

第3章 三端口隔离型半桥式DC/DC变换器

3.1 微网实验室复合储能系统工作模式分析

3.2 变换器工作模式分析

3.3 隔离式变压器等效电路分析

3.4 隔离式变压器漏电流分析

3.5 本章小结

第4章 变换器的建模与控制系统设计

4.1 电力电子系统数学建模概述

4.2 变换器的状态空间平均模型

4.3 变换器的小信号模型

4.4 变换器输入-输出传递函数

4.5 变换器控制系统设计

4.6微网实验室复合储能系统运行模式仿真

4.7 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢