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随着经济的发展,能源逐渐成为制约我国发展的重要因素,提高能源消耗中新能源发电中的比重对于我国经济的可持续发展和环境保护具有至关重要的作用。在新能源发电中,燃料电池和光伏电池由于具有无污染、低噪声等优点,由燃料电池、光伏电池单独组成的发电系统以及两者结合组成的混合能源系统逐渐成为国内外专家学者研究的热点。当前,燃料电池和光伏电池在发电系统中成本最高,提高其经济性运行显得至关重要。 燃料电池输出电压较低,在分布式发电或不间断电源中,其前级DC/DC变换器需要具有较高的直流增益;同时,为提高燃料电池发电系统运行的经济性,前级DC/DC变换器还需要具有较高的效率。因此,研究高效率、高直流增益的DC/DC变换器对于促进燃料电池在新能源发电中的应用具有重要意义。多相交错并联倍压Boost变换器是一种具有高效率和高直流增益的DC/DC变换器,能够满足燃料电池应用的需求。因此,本文将其作为研究对象。 光伏电池输出功率受光照强度、温度等环境因素影响较大,因而为了提高系统运行的经济性,光伏发电系统需要具有最大功率点跟踪能力以便于提高其发电量。因此,研究光伏发电的最大功率点跟踪对于促进光伏电池在新能源发电中的应用具有重要意义。 本文研究内容如下: 首先,本文分析了基于传统移相控制的两相交错并联倍压Boost变换器工作原理和轻载运行时功率器件电压应力升高的问题。为了解决这一轻载运行问题,本文提出了一种两相交替移相的控制方式。通过分析传统移相控制和两相交替移相控制失效的临界条件,本文提出了两相交错并联倍压Boost变换器的一种全载控制方式。通过建立两相交错并联倍压Boost变换器的小信号模型,对控制器参数进行了设计。上述分析通过实验进行了验证。 其次,本文进一步研究了基于传统移相控制的三相交错并联倍压Boost变换器的各种工作参数下的工作原理,分析了轻载运行的问题,并提出了三相交替移相的控制方式用以解决该变换器轻载运行时功率器件电压应力上升的问题,将两种控制方式结合实现了对三相交错并联倍压Boost变换器的全载控制。同时,分析了传统移相控制与三相交替移相控制切换时的负载条件。上述分析通过实验进行了验证。 然后,本文将交替移相控制方式扩展到N相(N>3),通过分析N相交错并联倍压Boost变换器传统移相控制的最小有效边界,进而归纳推导出适用于N相(N>3)交错并联倍压Boost变换器的全载控制方式。通过进一步分析四相交错并联倍压Boost变换器传统移相控制与四相交替移相控制切换时的负载条件,进而归纳推导出N相(N>3)交错并联倍压Boost变换器两种控制方式切换时的负载条件。本文还对相数N对输入电流纹波的影响做了研究,以适用于燃料电池低输入电流纹波的需要。通过建立四相交错并联倍压Boost变换器两种控制方式的仿真模型,对上述分析进行了验证。 最后,本文根据光伏电池的输出特性分析了最大功率点跟踪控制DC/DC变换器输出电感与光照强度之间的关系曲线,讨论了在最大功率点跟踪控制DC/DC变换器中应用可变电感的优势。研究了可变电感的实现方法,并根据光伏电池输出特性,设计了该光伏电池最大功率点跟踪控制DC/DC变换器所需的可变电感。为了分析不同光照强度下可变电感的工作情况,在Mathcad中建立了电磁暂态仿真模型。上述分析通过实验进行了验证。