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随着国家大力发展新能源,开始加大对新能源的政策支持,家庭光伏计划也在逐步展开,充电/逆变双向变换器可以很好的配合这一计划。本文以充电/逆变双向变换器在小型家庭光伏发电系统中的应用为基础,旨在实现太阳能、储能蓄电池与电网之间的能量流动。采用隔离型的双向DC/DC变换器和双向AC/DC变换器两级式功率拓扑结构,研究设计了一种高功率因数、高效率的充电/逆变双向变换器,主要研究内容如下:首先通过分析光伏发电国内外发展现状,提出在光伏逆变器基础之上结合并网整流充电功能,实现能量双向流动。充电/逆变双向变换器采用两级式功率拓扑结构,前级采用电流电压型双向全桥DC/DC变换器,后级采用单相可逆PWM整流器,分别对其工作原理进行了详细介绍。设计了系统主要元器件参数及开关管选型,并对控制电路包括采样、驱动、通讯电路进行设计,采样电路实现对系统中电压、电流的实时采集,并设有过流、短路等硬件保护电路;驱动电路保证开关管能够正常工作;通讯电路则实现DSP与外界的通讯需求。建立了电流电压型双向全桥DC/DC变换器的状态空间平均模型及小信号模型。基于小信号模型推导了控制系统的传递函数,并借助Matlab中的SISOTOOL工具对传递函数进行PI控制器设计,使得系统具有良好的动态和稳态性能。并通过仿真验证了电路设计及控制的正确性。结合对单相可逆PWM整流器直接电流控制方法的介绍,本文采用了一种电压外环PI控制、电流内环单周期数字直接电流控制的双闭环控制策略,实现中间直流母线电压的稳定及单位功率因数下的整流和逆变双向运行,并通过仿真验证分析。系统控制策略确定采用恒流控制方式以实现低压直流侧与交流电网之间能量的双向流动。最后对系统整体进行了仿真验证,并搭建了实验平台,分别对系统电路工作在并网整流和并网逆变模式下的主要工作波形进行了测试和分析,验证了本文提出的两级式功率拓扑结构及采用的恒流控制方式的合理性,实现了低压直流侧与交流电网之间能量的双向流动。