【摘 要】
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为了响应国家节能减排的号召,伴随着相关政策的不断推进,传统化石能源逐渐被一些新能源以及可再生能源所取代。不过这些新能源依然存在着间歇性和不稳定的缺点,如何确保可再生能源稳定供给成为社会关注的焦点。目前直流微网以损耗低、可靠性高的特点被广泛应用。而其中储能装置与直流微网的协调控制更是保证了发电系统持续与稳定。本文以直流微电网为背景,针对其中所对接的储能系统（Energy Storage System
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为了响应国家节能减排的号召,伴随着相关政策的不断推进,传统化石能源逐渐被一些新能源以及可再生能源所取代。不过这些新能源依然存在着间歇性和不稳定的缺点,如何确保可再生能源稳定供给成为社会关注的焦点。目前直流微网以损耗低、可靠性高的特点被广泛应用。而其中储能装置与直流微网的协调控制更是保证了发电系统持续与稳定。本文以直流微电网为背景,针对其中所对接的储能系统（Energy Storage System,ESS）,研究了一种隔直电容双向DC-DC变换器以提高变换器在宽电压下的性能,针对基本工作原理、工作特性以及基于电流应力优化以及软开关特性的控制策略和动态性能进行了深入分析,主要工作如下:本文首先介绍了双有源桥变换器在传统移相控制策略下的基本工作原理以及工作特性,分析了多重移相在进行优化时计算量大、控制难度高等缺点。研究发现在移相控制下,当电压变比不匹配时变换器会出现电流应力过大以及无法实现软开关的情况,从而导致变换器效率降低。针对上述问题,本文研究了一种隔直电容变换器拓扑,在高频变压器两端各添加一个隔直电容,同时利用半桥与全桥相结合的办法对变换器模态进行分类。以电流应力为研究对象,分析了变换器在宽电压范围下电流应力的变化。针对全局的电流应力以及软开关优化控制,提出一种混合调制策略,通过三维图的方式寻找每种模态的边界条件,在实现最小电流应力时,几乎能够同时实现零电压导通。在该调制策略下,既保留了单移相控制的简易性,同时也降低了变换器的控制难度,提高了变换器宽电压下的效率。通过搭建仿真验证了该调制策略的有效性。针对传统电压闭环控制方法的局限性,如精确度低,动态效果差等问题,深入研究了隔直电容变换器的动态性能。本文通过搭建小信号模型,调整闭环控制对象,提出一种电压电流双闭环控制方法,并将动态优化与电流应力优化相结合,提出一种双闭环-最小电流应力控制方法。针对输入电压扰动以及输出负载扰动两种工况,完成对两种动态控制策略的验证和对比。仿真表明相较于传统电压闭环控制方案,电压电流双闭环的动态响应更快,验证了该方案的优越性。设计并搭建了额定功率为250W的小功率实验样机,并在该实验平台上完成了变换器调制策略的验证,实验结果表明混合调制策略以及双闭环控制方法的优越性与可行性。
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