大容量储能系统三电平双向DCDC变换器的研制与仿真.pdf

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1、第35卷第3期2014年6月电力与能源267大容量储能系统三电平双向DC／DC变换器的研制与仿真杨晓辉，程红，于庆广(1．中国矿业大学(北京)机电学院，北京100083；2．清华大学电机系，北京100084)摘要：设计了一种适用于大容量储能系统的三电平双向DC／DC变换器，其拓扑采用可承受大电压的高频隔离双半桥三电平结构。介绍了三电平双向DC／DC变换器的工作原理和开关器件应力情况，分析了在单移相调制策略下的工作特性以及功率特性和软开关条件，并设计了闭环控制系统。通过仿真实验表明，该变换器具有开关管电压应力小，适用于大电压大功率场合；开关管工作

2、在高频软开关条件下，功率密度高；输出电压稳态无差等特点，可满足大容量储能系统的工作要求。关键词：大容量储能系统；半桥三电平；双向DC／DC；移相调制中图分类号：TM746文献标志码：A文章编号：2095—1256(2014)03—0267—04ResearchandSimulationonThree-levelBi-directionalDC／DCConverterinLargeEnergyStorageSystemYangXiaohui，ChengHong，YuQingguang(1．SchoolofMechanica1ElectronicI

3、nformationEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China；2．DepartmentofElectricalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Anewtypeofthree-levelbi—directionalDC／DCconverterforlargeenergysystemwaspresentinthispaper，whichwascomp

4、osedofhigh—frequencyisolationdualhalf-bridgethree—levelstructure．Thisstructurecanwithstandalargevoltage．Itdescribedtheworkingprinciplesandtotaldeviceratingoftheconverter，ana—lyzedtheoperatingcharacteristicsoftheconverterunderthestrategyofsinglephase-shiftandalsodesignedaclos

5、ed-loopcontrolsystem．Itfocusedonthepowerflowcharacteristicsandsoftswitchingconditions．Thesimulationresultsshowthattheconverterhasthefollowingcharacteristics．Itissmalloftheswitchvoltagestress，sotheconverterappliestothehighvoltagehighpoweroccasion．Switchtoworkinhigh—frequencys

6、oftswitchingconditions，highpowerdensity．Switchtubesworkundertheconditionofhighfrequencysoftswitch．Thepowerdensityisimproved．Theoutputvoltageisintheconditionofzerosteadyerror．Theconvertercanmeetthelargestoragesystemoperatingrequirements．Keywords：Largeenergysystem；Half-bridget

7、hree—levelstructure；Bi—directionalDC／DCconverter；Phase—shiftcontrol单、能耗较低，但是储能介质的端电压限制了交流0引言侧电压水平，无法实现储能系统容量的灵活配置。随着智能电网技术的发展，兆瓦级以上大容若电网侧发生短路故障会在PCS直流母线上产量储能技术受到越来越多的关注[1]。能量传输生短时大电流，会对储能系统产生冲击。另一种系统(PCS)是储能介质与电网的接口，能量通过是包含DC／DC和DC／AC环节的PCS。该拓扑PCS实现在储能介质和电网之间的双向流动。结构的DC／DC环节

8、可以控制直流电压的升降，大容量储能系统的PCS有两种常见的结构]。实现储能介质端电压与DC／AC环节直流母线电一种是由双向脉冲宽度调制(PWM)整流逆