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三相交錯式雙向DC/DC儲能變流器的研究

作者: 時間:2012-04-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言
隨著大容量電池儲能技術(shù)的發(fā)展,化學(xué)電池系統(tǒng)成為解決電力系統(tǒng)電能供需矛盾、改善供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性以及實現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的全新途徑。其中雙向肩負著電池充電及電能回網(wǎng)的重任,是儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其輸出電壓電流的質(zhì)量對化學(xué)電池的安全性能、使用壽命及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。
傳統(tǒng)大功率雙向DC/DC采用單相運行模式,對容量、效率及輸出電能質(zhì)量的提高有一定限制作用。在此提出一種基于數(shù)字控制的式雙向DC/DC儲能變流器控制方案。該控制器采用DSP和FPGA聯(lián)合控制模式,實現(xiàn)DC/DC變流器的運行,有效地改善了系統(tǒng)的工作效率和輸出電能質(zhì)量,減小流經(jīng)各相電感的電流峰峰值及平均電流值,從而減小了開關(guān)管的電流應(yīng)力。另外,DC/DC變流系統(tǒng)與有源逆變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致,兩套系統(tǒng)同時基于PEBB模塊構(gòu)建,利于實現(xiàn)系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)中蓄電池的充電方式一般有恒壓限流、恒流限壓、先恒流后恒壓等模式。無論選用哪種模式,在充電初期及后期都存在充電電流過大或過小的問題,如果電流紋波過大則會對某些電流紋波敏感型蓄電池產(chǎn)生危害。當(dāng)蓄電池放電時,變流器工作在Boost模式,電路中電感的充放電作用必然造成蓄電池輸出電流紋波的產(chǎn)生。采用三相交錯技術(shù)構(gòu)建的變流器可以有效減小蓄電池充放電電流紋波,進而減小電流紋波對某些類型蓄電池的危害。

2 三相交錯式雙向DC/DC儲能變流器
在此采用以PEBB模塊為基本單元的三相交錯拓撲結(jié)構(gòu),如圖1所示。系統(tǒng)采用DSP與FPGA聯(lián)合控制方式,變流器電壓電流信號經(jīng)DSP采樣形成反饋信號,與給定信號比較后經(jīng)過PI運算單元得到PWM占空比,DSP產(chǎn)生的PWM驅(qū)動信號經(jīng)FPGA移相后送至PEBB模塊,驅(qū)動功率管的開斷。虛線框內(nèi),PEBB模塊由6個功率開關(guān)管和6個功率二極管組成,并形成三相橋臂并聯(lián)連結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)變流器工作在單相模式時,6個功率開關(guān)管只有一個處于一定頻率的開關(guān)狀態(tài),其他5個處于閑置狀態(tài):當(dāng)變流器工作在三相交錯模式時,Buck電路中3個上管交替導(dǎo)通,3個下管處于關(guān)閉狀態(tài),Boost電路中3個下管交替導(dǎo)通,3個上管處于關(guān)閉狀態(tài)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/230789.htm

三相交錯式雙向DC/DC儲能變流器的研究

假設(shè)變流器工作在單相Buck模式時單個功率管的開關(guān)周期為T,該功率管PWM驅(qū)動波形的占空比為D,輸入電壓為Ui,輸出電壓為Uo,電感值為L。變流器穩(wěn)定工作狀態(tài)下,當(dāng)功率管VS開通,二極管VD關(guān)斷時,L處于充電狀態(tài),則電感電流正向變化量為:
三相交錯式雙向DC/DC儲能變流器的研究
當(dāng)VS關(guān)斷,VD開通時,L處于放電狀態(tài),則電感電流負向變化量為:
三相交錯式雙向DC/DC儲能變流器的研究

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