基于简化H桥的单相电流型变换器研究.pdf

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1、第3O卷第1期电力科学与技术学报Vo1．30NO．12015年3月J0URNALOFEIECTRICPOWERSCIENCEANDTIECHNOLOGYMar．2O15基于简化H桥的单相电流型变换器研究粟梅，邓书豪，刘永露，杨建，韩华(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083)摘要：针对传统单相变换器存在二次功率脉动和能量不能双向流动问题，提出2种基于简化H桥的单相电流型变换器拓扑。将简化H桥串联到单相电流型变换器直流端则可等效于一个可控电压源，可实现二次功率解耦；将其并联到单相电流型变换器输出负载端则相当于一个电流换相器，可实现

2、电池与电网间能量的双向流动，并能扩大输出电压的范围。详细阐述其串联实现二次功率解耦，并联实现能量双向流动的控制方案。实验结果验证了所提拓扑和方案的正确性。关键词：H桥；单相电流型变换器；二次功率；换相器中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1673—9140(2015)01—0010—04ResearchonsimplifiedH--bridgebasedsinglephasecurrent_·typeconverterSUMei。DENGShu—hao，LIUYong—lu，YANGJian，HANHua(SchoolofInf

3、ormationScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China．)Abstract：Aimingatthedoublepoweroscillationandenergyunidirectionalflowinthesinglecur—rent—typeconverter，thispaperproposedtwoderivedtopologiesbasedonthesimplifiedH—bridgecircuit．WhenthesimplifiedH—br

4、idgecircuitconnectsinserieswiththedcbusline，itcanbeequaltoacontrolledvoltagesourcetobuffertheinherentdouble—frequencypowerflowattheacside．Andwhenitconnectsinparallelwiththebatteryload，itworksasacurrentcommutationdevicetoofferbidirectionalpowerflowbetweenthegridandthebatte

5、ry，andcanexpandtheout—putvoltagerangeaswel1．Thecontrolstrategiesofbufferingtheinherentdouble—frequencypowerflowandachievingbidirectionalpowerflowwereanalyzedindetail．Theeffectivenessofthisto—pologyandthecontrolstrategieshadbeenverifiedbythelaboratoryprototypeexperimentre—

6、sults．Keywords：H—bridge；singlephasecurrent—typeconverter；double—frequencypowerflow；currentcommutationdevjce收稿日期：2015—02—26基金项目：国家高技术研究发展计划(“863计划”)(2012AA051601)通讯作者：粟梅(1967)，女，博士，教授，博士生导师，主要从事电力电子与新能源发电技术研究；E-mail：sumeicsu@csu．edu．cn第3O卷第l期粟梅，等：基于简化H桥的单相电流型变换器研究单相变换器广泛应用

7、于LED灯驱动、太阳能发电、不可间断电源、光伏系统以及V2G(Vehicle—to—grid车辆到电网)等场合L1]。但是单相变换器存在固有的二次功率脉动问题_2]，这会引起直流侧电容嚣电压或电感电流的低频振荡，导致LED灯产生低频开关状态1开关状态2闪烁[3]，光伏板的效率降低[4]，电池负载过热嘲等不期望的现象。而在某些特殊的应用场合，如V2G系统，要求变换器可以实现能量在电网和电动汽车蓄电池之间的双向流动，还能为电网提供无功调节和改善电能质量等辅助服务[6]。但传统的单相变换开关状态3开关状态4器应用于V2G等电池负载中时只能对电池

8、进行充电，不能实现能量的回馈。图2简化的H桥拓扑开关状态Figure2SwitchingstatesofsimplifiedH—bridge针对上面2个问题，就单相电流型变换器而言，常用的解耦