论文部分内容阅读
能源危机与环境问题已严重影响人类的生存与发展,探索与开发可再生清洁能源已成为社会广泛关注的焦点。微网系统为风能、太阳能、燃料电池等分布式能源的开发利用提供了新的途径。其中,与交流微网系统相比,直流微网系统具有更多优势,例如,直流微网系统能够减少电能变换次数,从而提高变换效率；不必考虑频率与相位同步问题,降低了控制复杂度；节约占地面积,减少建设成本等。因此,直流微网系统具有广阔的发展前景。论文研究用于直流微网的变换器拓扑及控制方法,主要工作如下：1、针对直流微网系统中直流母线与储能元件之间能量双向传递的需求,本文设计了一种非隔离移相控制双向DC-DC变换器拓扑。该拓扑可看作由谐振开关电容电路与传统双向Buck-Boost电路有机组合而成。高压侧是串联半桥结构,使开关管的电压应力降低至高压侧电压的一半。通过调节开关管的占空比能够匹配高、低压侧的电压,且实现高压侧分压电容的自动均压功能。拓扑采用移相控制方法,移相角的大小与方向能够准确控制能量流动的大小与方向。所有开关管均可实现零电压软开关(ZVS),有效降低了开关损耗。本文通过搭建仿真与实验平台,验证了所介绍的非隔离型双向DC-DC变换器的有效性。2、针对直流微网系统中直流母线与直流负载之间高降压比的需求,本文设计了一种模块化多电平高降压比DC-DC变换器拓扑。论文详细介绍了该拓扑的衍生方法,其具体可视为由传统的输入串联输出并联全桥电路与飞跨电容三电平电路组合演变而来。输入侧的串联全桥结构保证了所有开关管的电压应力为输入电压的一半,因此可采用导通损耗更小的开关管。电路采用移相控制方法,输入侧飞跨电容的并联工作机理使得该电路具有输入分压电容自动均压功能,有效解决了模块化拓扑输入侧不均压的问题。所有开关管都具有零电压软开关特性,降低了开关损耗。最后,仿真与实验测试,验证了所介绍的模块化多电平高降压比DC-DC变换器的特性,证明了其自动均压机理的有效性。