【摘 要】
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环境和能源作为可持续性的基本要素,正在成为重大的全球性挑战和迫在眉睫的任务。双向DC/DC并网电力接口在当代新能源应用中具有极其重要的意义。具有效率高、成本低、稳定性好等特性的并网电力接口应用前景广阔。本文双向DC/DC并网电力接口采用两相交错并联结构,通过控制算法的优化来提高并网电力接口的性能。首先对基本并网电力接口进行多方面研究,选择双向半桥式并网电力接口作为本课题的基本研究单元。为减小电压电
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环境和能源作为可持续性的基本要素,正在成为重大的全球性挑战和迫在眉睫的任务。双向DC/DC并网电力接口在当代新能源应用中具有极其重要的意义。具有效率高、成本低、稳定性好等特性的并网电力接口应用前景广阔。本文双向DC/DC并网电力接口采用两相交错并联结构,通过控制算法的优化来提高并网电力接口的性能。首先对基本并网电力接口进行多方面研究,选择双向半桥式并网电力接口作为本课题的基本研究单元。为减小电压电流纹波,给功率器件提供更低的电应力,通过运用双重化结构,将两个完全相同的半桥式并网电力接口相互并联,构成本课题研究的双向DC/DC并网电力接口。其次运用状态空间平均法建模,得到并网电力接口工作在不同模式下的小信号模型。针对该并网电力接口的特点选择PI控制器,设计电压单闭环、电压电流双闭环PI控制器,将其应用在并网电力接口处于不同工作模式和不同扰动信号中,运用MATLAB软件仿真得到电压电流波形对比,验证了并网电力接口控制系统的稳定性。之后设计模型预测控制策略以提高系统的动态响应性能,并设计优化控制PI-模型预测控制策略,通过在MATLAB/Simulink软件中开展仿真研究得到大量仿真数据结果,表明本文设计的PI-模型预测控制器的稳定性和动态性能都比传统控制器优良,验证了改进型控制策略的正确性与优越性。最后分析并网电力接口系统的软硬件设计,研制了双向DC/DC并网电力接口样机,通过对样机的实验,得出双向DC/DC并网电力接口的重要波形与数据,充分验证并网电力接口的电压电流纹波、抗干扰能力、响应特性等指标都满足设计的要求。
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