【摘 要】
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随着微电网和分布式发电的发展,以电力电子变压器(PET)为代表的电力电子接口设备因具有电能质量调节、系统潮流控制以及无功功率补偿等特点得到了广泛关注。双有源桥DC-DC变换器(DAB)作为其核心部件,具有高频电压隔离、高功率密度、功率双向流动等优势,成为近年来的研究热点之一。本文以双有源桥变换器为研究对象,分析了其工作特性和原理,分别以优化电流应力为目标提出了一种混合移相控制方法,以拓宽零电压开通
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随着微电网和分布式发电的发展,以电力电子变压器(PET)为代表的电力电子接口设备因具有电能质量调节、系统潮流控制以及无功功率补偿等特点得到了广泛关注。双有源桥DC-DC变换器(DAB)作为其核心部件,具有高频电压隔离、高功率密度、功率双向流动等优势,成为近年来的研究热点之一。本文以双有源桥变换器为研究对象,分析了其工作特性和原理,分别以优化电流应力为目标提出了一种混合移相控制方法,以拓宽零电压开通(ZVS)范围为目标提出了一种不对称电压匹配移相控制方法,并通过仿真和实验验证以上控制方法的有效性。首先,介绍了带隔直电容的双有源桥DC-DC变换器拓扑,对传统单移相控制(SPS)的开关特性和工作原理、传输功率、零电压开通范围进行了分析,并研究了双重移相控制(DPS)、拓展移相控制(EPS)和三重移相控制(TPS)不同工作模式下的传输功率特性。其次,基于统一移相控制(UPS),提出了以优化电流应力为目标的混合移相控制方法。提取变压器原边和副边电压中的基波分量近似代替其方波电压。在对应的向量图中,通过调节原边电压和副边电压的幅值以及它们的夹角,在全功率范围内都能获得最小的电感电流值,并通过仿真验证了所提混合移相控制方法的有效性。然后,研究了双有源桥不对称移相调制方法的工作原理,推导了不对称移相中不同模式原边副边各个开关管的零电压开通的范围。在电压匹配的条件下,提出了一种不对称电压匹配移相控制方法,拓宽了零电压开通的范围,在最大功率范围内至多有一个开关管无法实现零电压开通,并通过仿真验证了所提不对称移相控制方法的有效性。最后,搭建双有源桥DC-DC变换器实验平台,介绍了实验平台的硬件和软件设计方法和思路,对以上所提的优化电流应力的混合移相控制方法和拓宽零电压范围的不对称移相控制方法进行了实验验证,并对比了其他已有控制方法,实验结果充分验证了本文所提控制方法的正确性。
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