基于双并联Buck逆变电路的微型逆变器研究

合集下载

一种双Buck全桥逆变器的研究

中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１００７ — ３１７５（２０１３）０４一Ｏ０１７ — ０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａＫｉｎｄｏｆＤｏｕｂｌｅＢｕｃｋＦｕｌ１．ＢｒｉｄｇｅＩｎｖｅｒｔｅｒ
ｒｅｖｅｒｓｅｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｔｃｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｏｖｅｒｃｏｍｅｓｉｔｓｓｈｏｔａｒｇｅｓｏｆｌｏｗｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｉｎｐｕｔＤＣｖｏｌｔａｇｅｓ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｖｅｒｉｉｅｆｄｉｔｓｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅＢｕｃｋｆｕｌｌ — ｂｒｉｄｇｅ；ｉｎｖｅｔｅｒｒ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
一
种双Ｂｕｃｋ全桥逆变器的研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电工电．＿【（２０１３Ｎｏ．４）

一种交错并联双buck全桥型双向并网逆变器

2019 年 11 月第 34 卷第 21 期
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.L80617
Vol.34 交错并联双 Buck 全桥型双向并网逆变器
2. State Grid Tianjin Economic Research Institute Tianjin 300171 China 3. State Grid Tianjin Power Costumer Service Center Tianjin 300210 China）
China
Abstract Based on the double-buck full-bridge converter topology, this paper proposes an interleaved parallel bidirectional grid-connected inverter. The proposed inverter can overcome the dead time of the traditional H-bridge inverter, greatly increase the switching frequency, and avoid the straight-through danger of bridge arm. In order to increasing the frequency and power density while ensuring the efficiency of the converter, a 2-channel interleaved parallel structure is adopted. Under the same output inductor current ripple, only a small amount of inductance is needed, and the current stress and loss of the high frequency switch tube can also be reduced. In this paper, the working principle and characteristics of the inverter and rectification modes of the converter are analyzed. At the same time, with the minimum inductance as the goal, the filter design requirements of different modes are comprehensively considered, and the Buck inductor and filter parameters were optimized using graphical methods. The parameters of the device are optimized. On this basis, the loss analysis model is constructed, and the loss distribution in the inverter and rectifier states is calculated and analyzed. Finally, this paper builds a 5kW experimental prototype, which verifies the above theoretical analysis and calculation. The efficiency of the inverter is higher than 98% from 20% to full load.

基于Buck-Boost的双向DCDC变换器原理分析

基于Buck-Boost的双向DCDC变换器原理分
析
基于Buck-Boost的非隔离型双向半桥DCDC变换器结构上比起隔离型的双向DCDC变换器结构简单，没有变压器，功率开关器件数目相对较少，操控方式较容易，通过全控型开关器件的反并联二极管最终实现能量双向流动，进而可以节省构建变换器的材料，并且转换效率高，因此被广泛应用于无需电气隔离的电池储能系统，光储、风储微电网系统等。

图一主电路结构
当变换器处于Buck模式时，开关管S1和开关管S2的反并联二极管构成Buck变换器，整个系统能量从左往右传递，此时蓄电池处于充电状态；当变换器处于Boost模式时，开关管S2和开关管S1的反并联二极管构成Boost变换器，整个系统能量从右往左流动，此时蓄电池处于放电状态。

结合以上的分析，我们可以知道：对基于Buck-Boost的双向DCDC变换器在进行工作原理分析，数学模型建立及控制系统设计时，可完全将其分为两个我们熟知的独立的Buck和Boost变换器去进行，进而可简化整个系统的控制难度。

此外，之前讲过的双重Buck和双重Boost变换器对此同样适用，将其结合起来可形成双重Buck-Boost双向DC/DC变换器。

这样一方面可以减小电感感量，进而减小电感体积；另一方面可减小电感电流纹波，进而可减小蓄电池充放电电流的纹波，延长蓄电池使用寿命。

以上讲了这么多优点，缺点也不是没有，总结下来最重要的一点就是：由于是非隔离结构没有变压器，进而受制于Buck和Boost变换器本身的升降压范围，无法实现输入输出大
范围匹配。

编辑：hfy
-全文完-。

基于单周定频滑模控制的双Buck全桥并网逆变器

ｒｓｏｎｓｅｐｅ
０引言
随着能源问题的出现和人们对环保的日益重
波形由于受用电设备的污染，不是纯正弦波形，并
故还必须保证进网电流波形质量不受电网电压波动的影响。因此，网逆变器控制方法的研究并
ｂｉｇｒｄｃｎｅｔｄｉｖｒｒｓｏｅｏｄｄｎｍｉａｄｓａｉｅｆｒｎｅｒｅｇｉ—ｏｎｃｅｎｅｔｈｗｄｇｏｙａｃｎｔｔｐｒｏｍａｃ，ｗｈｃａｅｙｇｏｎｉｉｒｂｌｙｄｅｃｉｈｈｄｖｒｏｄｉｈｂｔｙａｉｔｏｉ
ＨＯＵｈｙｎＳＳｉｉｇ，ＯＮＧ，ＺＨＡＮＧｕｎＣｈａｇ
（ｔｔｙＬｂｒｔｒｆＰｗｒＴａｓｓｉｎＥｕｐｎＳａｅＫｅａｏａｏｙｏｏｅｒｎｍｉｓｑｉｍｅｔ＆ＳｓｅＳｃｒｙａｄｏｙｔｍｅｕｉｎｔ
要：过结合单周控制和滑模榨制得到单周定频滑模控制，在分析双Ｂｃ通并ｕｋ侯世英（９２）１６一，
女，授，要从事教主控制理论应用和电力电子技术在电力
全桥并网逆变器工作原理的基础上，点研究了该拓扑的单周定频滑模控制。仿真结重果表明，新控制方法下的双Ｂｃ桥并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好在ｕｋ全的抑制能力，现出很好的动态和稳态性能，输出并网电流波形谐波含量低，形质表且波量好，一种具有高性能的并网逆变电源。是

一种基于级联Buck-Boost变换器的多储能并联系统及其控制策略设计

㊀㊀㊀㊀收稿日期:2020-04-21;修回日期:2020-11-26基金项目:云南电网有限责任公司电力科学研究院科技项目(0562002018030304Z N 00004);国家自然科学基金(51977067)通信作者:罗恩博(1986-),男,硕士,工程师,主要从事电网自动化及新能源并网控制技术研究;E -m a i l :214722177@q q.c o m 第37卷第3期电力科学与技术学报V o l .37N o .32022年5月J O U R N A LO FE I E C T R I CP O W E RS C I E N C EA N DT E C H N O L O G YM a y 2022㊀一种基于级联B u c k -B o o s t 变换器的多储能并联系统及其控制策略设计苏㊀适,栾思平,罗恩博,杨㊀洋(云南电网有限责任公司电力科学研究院,云南昆明650000)摘㊀要:储能单元是直流微电网可靠运行需要解决的关键环节,传统的双向B u c k -B o o s t 变换器在电压增益及成本等方面不具有优势,因此需要新的设计方案㊂首先,以基于级联型B u c k -B o o s t 变换器的储能系统为研究对象,提出级联B u c k -B o o s t 变换器作为子模块的系统设计方案;然后,通过对级联B u c k -B o o s t 变换器的工作模态分析,确定其在B u c k 和B o o s t 模式下的电压增益,并给出调制策略,同时结合直流微网运行模式,进一步提出储能系统的整体运行方案,在不同的工况下采用合适的控制策略来维持微网的可靠运行;最后,搭建相关仿真验证了所设计的储能系统和控制方案的有效性㊂关㊀键㊀词:储能单元;直流变换器;下垂控制D O I :10.19781/j .i s s n .1673-9140.2022.03.008㊀㊀中图分类号:TM 46㊀㊀文章编号:1673-9140(2022)03-0070-07A m u l t i -s t o r a g e p a r a l l e l s ys t e mb a s e d o n c a s c a d e dB u c k -B o o s t c o n v e r t e r a n d i t s c o n t r o l s t r a t e g y d e s i gn S US h i ,L U A NS i p i n g ,L U O E n b o ,Y A N G Y a n g(E l e c t r i cP o w e r S c i e n c eR e s e a r c h I n s t i t u t e ,Y u n n a nP o w e rG r i dC o .,L t d .,K u n m i n g 650000,C h i n a )A b s t r a c t :E n e r g y s t o r a g eu n i t i s o n e o f t h e k e y f a c t o r s w h i c h c a n e n s u r e t h e r e l i a b l e o p e r a t i o n o fD C m i c r o gr i d s .T r a d i -t i o n a l b i -d i r e c t i o n a l B u c k -B o o s t c o n v e r t e r s h a v e n o a d v a n t a g e s i n v o l t a g e g a i n r e g u l a t i o n a n d t h e c o r r e s p o n d i n g c o s t ,s o an e wd e s i g n s c h e m e i s r e q u i r e d t om a k e a t r a d e -o f f b e t w e e n t h e r e g u l a t i o n c a p a b i l i t y a n d c o s t .F i r s t ,f o r t h e e n e r g ys t o r a g e s y s t e mb a s e do n c a s c a d e dB u c k -B o o s t c o n v e r t e r ,t h i s p a p e r p r o p o s e s a s y s t e m -l e v e l d e s i g n s c h e m ew h i c h u s i n g c a s c a d e dB u c k -B o o s t c o n v e r t e r a s t h e s u bm o d u l e .T h e n ,t h e v o l t a g e g a i n r e g u l a t i o n o f t h e c a s c a d e dB u c k -B o o s t c o n v e -r t e r i nB u c k a n dB o o s tm o d e i s i n v e s t i g a t e db y a n a l y z i n g t h ew o r k i n g m o d e ,a n d t h em o d u l a t i o n s t r a t e g y i s p r o po s e d -f o r t h e c a s c a d e dB u c k -B o o s t c o n v e r t e r .A t t h e s a m e t i m e ,w i t h t h e c o n s i d e r a t i o no f t h e o p e r a t i o nm o d e o fD C m i c r o -g r i d ,t h e o v e r a l l o p e r a t i o ns t r a t e g i e s o f e n e r g y s t o r a g es y s t e ma r e f u r t h e r p r o p o s e dt oe n a b l e t h es t o r a g e t oa d o p t t h e a p p r o p r i a t e c o n t r o l s t r a t e g y t o s e c u r e t h e r e l i a b l eo p e r a t i o no fm i c r o g r i du n d e rd i f f e r e n tw o r k i n g c o n d i t i o n s .F i n a l l y ,t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e d e s i g n e de n e r g y s t o r a g e s y s t e ma n d t h e c o n t r o l s t r a t e g y a r e v e r i f i e db y se v e r a l s i m u l a t i o n s .K e y wo r d s :e n e r g y s t o r a g e s y s t e m ;D C /D Cc o n v e r t e r ;d r o o p c o n t r o l Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第3期苏㊀适,等:一种基于级联B u c k-B o o s t变换器的多储能并联系统及其控制策略设计㊀㊀随着能源危机和环境问题日益加剧,直流微电网技术作为一种解决手段,在分布式能源接入领域得到了巨大发展㊂直流微电网优点在于可大量接纳光伏㊁风力发电等新能源发电,并通过采用相关的协调控制和能量管理等方式实现系统本地运行,同时也可以由变流装置接入大电网实现并网运行[1-3]㊂由于微电网中新能源发电的渗透率较高,间歇性和波动性较大,因此需要大量的储能单元来维持系统的瞬时功率不平衡[4]㊂典型的直流微电网结构如图1所示,其中储能单元通过双向D C/D C变换器连接到直流总线上㊂针对含光伏源的直流微电网系统,文献[5]提出了一种微电网孤岛与并网模式的平滑切换控制方法,实现了微电网在多种运行模式下的不同控制策略的切换;文献[6]提出了一种混合储能控制及系统分层协调控制策略,维持直流微电网功率平衡;文献[7]以直流母线电压为控制目标,详细分析了直流微电网各变流器对母线电压的影响㊂针对直流微电网,文献[8]提出了一种自适应分级协调控制,用以解决多储能单元接入的荷电状态均衡问题㊂用于储能单元的双向D C/D C变换器可以分为2种:隔离型D C/ D C变换器,常见的有双主动全桥(d u a la c t i v e b r i d g e,D A B)[9]㊁双主动半桥(d u a lh a l fb r i d g e, D H B)[10]等;非隔离型D C/D C变换器,有双向B u c k-B o o s t变换器[11]㊁级联B u c k-B o o s t变换器[12-13]等㊂D A B等隔离型变换器在隔离和电压增益等方面上具有优势,但增加的高频变压器会使得变换器的成本变高,目前实际应用比较少㊂在储能单元的实际使用上,非隔离D C/D C变换器的应用越来越广泛㊂文献[14]采用双向B u c k-B o o s t变换器作为直流微电网中的储能单元变换器;文献[11,15]进一步根据直流母线电压设计了不同工作模式,并实现了储能单元在不同运行模式下的自由切换㊂双向B u c k-B o o s t变换器工作时存在一定的局限性,即任何一种电流流向只能对应一种工作模式(B u c k或B o o s t模式),导致电压增益比较低㊂但级联B u c k-B o o s t变换器相当于2个双向B u c k-B o o s t 变换器级联实现双向升降压变换,在没有这个限制的情况下,可以大大地提高电压增益范围㊂文献[16]具体分析了级联B u c k-B o o s t变换器的多种工作模态,并给出了软开关优化策略;文献[17-18]分析了级联B u c k-B o o s t变换器在不同工作模式下的小信号模型,并根据得到的小信号模型设计了相应的控制器㊂本文使用级联B u c k-B o o s t变换器作为直流微电网系统储能单元接口变换器,根据直流微电网的实际要求,设计在不同工作模式下变换器的控制策略㊂首先给出了基于级联B u c k-B o o s t变换器的直流微电网储能单元结构;然后结合其工作原理,分析级联B u c k-B o o s t变换器的不同工作模式,再根据针对直流微电网的工况确定储能单元的控制策略;最后搭建仿真及硬件平台对所提的设计方案和控制策略进行验证㊂光伏发电储能装置邻近负荷风力发电外部电网DCDCDCDCDCDCACDCACDC图1㊀直流微电网结构F i g u r e1㊀S t r u c t u r e d i a g r a mo fD C m i c r o g r i d1㊀储能单元设计1.1㊀储能单元整体方案基于级联B u c k-B o o s t变换器的储能单元结构如图2所示,储能单元通过级联-B o o s t变换器图2㊀储能单元结构F i g u r e2㊀E n e r g y s t o r a g eu n i t s t r u c t u r e17Copyright©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年5月与直流母线连接㊂同时,为了提高储能端口的容量,将多个模块输出侧并联在直流母线上,一方面增强了储能单元平抑功率波动的能力,另一方面也有利于提高系统的冗余程度和实现储能单元模块化,从而提高系统的稳定性,降低系统维护难度㊂1.2㊀子模块工作模态分析由图2可知,级联B u c k -B o o s t 变换器由4个开关管S 1㊁S 2㊁S 3和S 4和一个电感L 组成,其中v i 为子模块的输入电压㊂电压变换器工作时,同一桥臂的2个开关管互补导通,分别记占空比为d 1㊁d 2㊁d 3和d 4㊂实质上级联B u c k -B o o s t 变换器看成2个双向B u c k -B o o s t 变换器级联形成,主要有B o o s t ㊁B u c k 模式㊂当S 1一直导通,S 3㊁S 4根据调制信号交替导通,此时B u c k -B o o s t 变换器工作于B o o s t 模式,此时v i <v o ;当S 3一直导通,S 1㊁S 2由根据调制信号交替导通,此时级联B u c k -B o o s t 变换器可以工作于B u c k 模式,此时v i >v o ㊂具体模态分析如图3所示㊂（b ）模态2（c ）模态3（a ）模态1图3㊀子模块工作模态F i gu r e 3㊀S u b -m o d u l ew o r k i n g m o d a l i t i e s 不同模态下,电感电压表达式为Ld i Ld t=m 1v i -m 2v o (1)式中㊀m 1㊁m 2均为开关状态㊂m 1=1时,表示S 1导通,S 2关断;m 2=1时,表示S 3导通,S 4关断㊂B o o s t 模式由模态1和2组成,m 1一直等于1,对m 2周期平均化后可得输入输出稳态关系,即v o =v i/d 3(2)㊀㊀类似的B u c k 模式下输入输出稳态关系,即v o =v id 1(3)㊀㊀通过上述分析,双向B u c k -B o o s t 变换器正常工作时只相当于级联B u c k -B o o s t 变换器一种模式,但级联B u c k /B o o s t 变换器可以通过确定主控管S 1和S 3的状态调整变换器切换升降压状态,从而提高电压增益范围㊂就控制复杂性而言,无论在B u c k 还是B o o s t 模式,S 1㊁S 2㊁S 3和S 4的开关状态都不再完全互补或相等,即左右2个桥臂在B u c k 或B o o s t 模式下需要独立的调制,如图4所示㊂因此为了在B u c k 和B o o s t 模式下级联B u c k -B o o s t 变换器都能正常工作,需要分别设计在B u c k 和B o o s t 模式下的调制策略,这会加剧控制系统的复杂程度㊂本文提出了通过载波平移的方法实现既适用于B u c k 也适用于B o o s t 模式的调制方式㊂由图4可知,2个载波V c a r 1㊁V c a r 2上下平移,使D C /D C 变换器只能处于B o o s t ㊁B u c k 这2种模式㊂当控制信号在B o o s t 模式区间时,V c t r l 恒大于V c a r 1,此时S 1一直导通,S 3和S 4则根据控制信号调制交替导通;同理,当控制信号在B u c k 模式区间时,V c t r l 恒小于V c a r 2,此时S 3一直导通,S 1和S 2则交替导通㊂由上述分析可知,当占空比为正或负时,一侧桥臂的占空比自然为1或0,自动实现了B u c k 或B o o s t 模式的切换㊂V carV ctrl V car1V car2S 1S 4载波平移单元+-+-()载波平移调制方式V ctrl carlV V L2=V car2(b)载波平移调制波形图4㊀调制策略F i gu r e 4㊀M o d u l a t i o nS t r a t e g y 27Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第3期苏㊀适,等:一种基于级联B u c k -B o o s t 变换器的多储能并联系统及其控制策略设计2㊀储能单元控制策略2.1㊀整体控制策略直流微电网一般利用A C /D C 变换器来实现直流母线电压稳压,储能和新能源发电单元只需根据调度指令进行相应的功率或电流输出即可[19]㊂而对于储能模块来说,频繁充放电会导致储能单元寿命受影响,因此当新能源发电单元能够满足系统需求时,储能单元只需根据荷电状态(s t a t eo f c h a r ge ,S O C )值进行充放电的选择,即在S O C 值过高时采用恒流工作模式放电,过低时采用恒流工作模式充电㊂然而,一旦A C /D C 变换器发生限流运行㊁故障退出或者风电/光伏等间歇性电源出力波动过大等问题,将会导致直流微电网功率不平衡的后果,从而致使母线电压持续降低或升高,系统将可能崩溃中止运行㊂因此,在系统控制中,必须考虑直流微电网中储能单元的有效控制,根据实际工况的输出或者吸收功率情况做出相对应的动作,使直流母线电压保持在允许的稳定运行范围之内㊂根据上述分析,将储能单元的工作状态分成以下3类㊂1)空闲模式㊂储能单元既不充电也不放电㊂2)电压模式㊂储能单元在A C /D C 单元失控,无法实现直流母线电压稳定时,进行母线电压控制㊂3)电流模式㊂储能单元在A C /D C 单元正常运行时,根据实际工况的功率情况做出的恒流充放电对应动作㊂不同工作状态的关系如图5所示㊂电压模式电流模式空闲模式直流母线电压正常直流母线电压异常SOC 正常SOC 过高或过低图5㊀储能单元工作模式关系F i gu r e 5㊀E n e r g y s t o r a g eu n i tw o r k i n g m o d e r e l a t i o n s h i p 在实现工况应用时,在达到系统稳态目标后,直流母线电压会在一定上下限内变化,而不是完全跟随给定参考电压指令[11]㊂如果储能单元工作模式只是根据直流母线电压瞬时值与指令值的差值来确定,会导致系统在电压工作模式和其他几种工作模式之间发生来回切换现象㊂这样一方面会导致系统控制的不稳定,另一方面也会导致系统的频繁充放电现象㊂因此本文通过设定电压工作区间来判断系统工作模式是否需要切换㊂具体控制策略如图6所示㊂开始采集U bus 、S OC｜U set -U bus ｜<U limit ?否电压模式电流模式返回空闲模式否20%<S OC <20%是图6㊀整体控制策略F i gu r e 6㊀O v e r a l l c o n t r o l s t r a t e g y 图6中,U b u s 为直流母线电压检测值,U s e t 为设定值,U l i m i t 为偏差区间,只有当|U b u s -U s e t |超过U l i m i t 时,才认为A C /D C 变换器出现问题,需要储能单元控制母线电压㊂如果母线电压在系统允许的范围,此时会根据检测到S O C 值判断是否需要恒流充放电,然后根据检测的S O C 状态,来判断是否需要充电和放电㊂当S O C <0.2时,采用恒流控制进行充电;当S O C >0.8时,采用恒流控制进行放电;当0.2ɤS O C ɤ0.8时,储能单元处于空闲状态㊂2.2㊀电压模式和电流模式控制器设计在电压工作模式下,n 个储能单元子模块输出侧直接并联,等效于输出稳定的多个电压源并联㊂子模块参数或者线路参数差异会导致子模块电流偏差较大,增大器件应力的同时还可能会导致系统的不稳定㊂本文采用下垂控制方式,将下垂控制加在级联B u c k -B o o s t 变换器的电压电流双环控制之外,作为控制外环,得到级联B u c k -B o o s t 变换器输出直流电压参考值,具体控制如图7所示㊂下垂控制得到指令为V s e t (i )=V 0-k D r o o p ㊃i o (i )(4)式中㊀V 0为直流母线电压设定的期望值;k D r o o p 为下垂系数㊂37Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年5月实质上,下垂控制相当于增大变换器输出阻抗,使得该阻抗值远超过线缆阻抗以及其他参数,从而保证各储能单元输出电流的均衡[6]㊂相较于主从控制,下垂控制不需要额外的通讯线,更适合于分布式系统㊂根据B u c k和B o o s t模式小信号电路数学模型及各级传递函数可以得到系统传递函数及系统特征方程㊂依据劳斯判据等相关原则可得到系统下垂系数取值范围㊂同时,由于下垂控制是通过增加变换器输出阻抗来实现不同模块均流,所以导致电压偏差和电流分配精度相互矛盾,如图8所示,#1和#2分别为2个变换器的输出电流,ΔI1㊁ΔI2为2个变换器分流偏差㊂直流电网的电压运行在一个范围内,在不超出正常电压范围时,可适当增加下垂系数提高均流效果㊂图7㊀电压模式控制器F i g u r e7㊀V o l t a g em o d e c o n t r o l l e rVV图8㊀不同下垂系数下均流效果,k D r o o p1>k D r o o p2F i g u r e8㊀C u r r e n t s h a r i n g e f f e c t u n d e r d i f f e r e n t d r o o pc o e f f i c i e n t s,k D r o o p1>k D r o o p2在电流工作模式下,n个储能单元子模块输出侧直接并联,等效于输出稳定的多个电流源并联,电流工作模式的具体控制如图9所示㊂电流参考值I s e t与变换器当前电流i o比较后,经由P I调节器得出值,送至P WM模块生成开关管的驱动信号㊂图9㊀电流模式控制器F i g u r e9㊀C u r r e n tm o d e c o n t r o l l e r3㊀仿真验证为验证本文提出控制策略在实际系统中的可行性,将通过P S I M进行仿真验证,仿真中主电路及控制参数如表1所示,仿真结果如图10㊁11所示㊂仿真中采用2个有参数差异的子模块并联组成储能单元,验证其在不同模式下控制策略的有效性㊂表1㊀主电路及控制参数T a b l e1㊀M a i n c i r c u i t a n d c o n t r o l p a r a m e t e r参数单位数值输入电压V100输出电压参考值V1502个子模块电感mH1㊁1.1子模块电容m F0.5下垂系数 0.5电压控制器s0.5+1/0.01电流控制器s2+1/0.01场景1㊀当A C/D C变换器正常工作(|U b u s-U s e t|未超过U l i m i t)㊁0.3s时,储能单元进行恒流充放电㊂由图10可知,电流模式下储能单元设置的接入对母线电压的影响可忽略㊂同时,尽管子模块参数不同,在切换的瞬间不同模块的电流值有所偏差,随后通过P I调节器的调节,0.1s后不同子模块的电流近似相等,充分说明了控制策略的有效性㊂场景2㊀当A C/D C变换器不能正常工作时(| U b u s-U s e t|超过U l i m i t),储能单元进入电压模式㊂由于2个不同子模块间存在参数偏差,即模拟实际工况中线缆阻抗差异较大的情况,而子模块并联在同一直流母线上,势必会造成输出电流不平衡的问题㊂由图11可知,加入的下垂控制使不同子模47Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第3期苏㊀适,等:一种基于级联B u c k -B o o s t 变换器的多储能并联系统及其控制策略设计块的电流偏差较小,基本实现了均流的功能(不同子模块参数偏差设置为10%)㊂由图11(b )可知,母线电压与电流模式相比有比较大的下降㊂在动态性能上,切换的瞬间无论是电压还是电流波形都有一定超调,通过控制器的调节,0.1s 后达到稳态,充分说明了控制策略的有效性㊂（b ）母线电压（a ）子模块输出电流1.00.80.60.40.22520151050-5-10i o /At /s切换点i o1i o21.00.80.60.40.220015010050V b u s /Vt /s 切换点0.0图10㊀空闲切换至电流模式运行情况F i gu r e 10㊀C u r r e n tm o d e o p e r a t i o n （b ）母线电压（a ）子模块输出电流1.00.80.60.40.220151050-5-10i o /At /s切换点i o1i o21.00.80.60.40.2200150100500V b u s /Vt /s切换点0.0图11㊀空闲切换至电压模式运行情况F i gu r e 11㊀V o l t a g em o d e o p e r a t i o n 由图10㊁11的仿真结果可知,无论是在电流模式还是电压模式下,系统都能正常工作,说明整体控制策略在不同模式下都能起作用,对系统有良好的支撑作用㊂4㊀结语本文对比分析了常见用于直流微电网储能单元的直流变换器,提出了一种基于级联B u c k -B o o s t 变换器的设计方案㊂通过对级联B u c k -B o o s t 变换器的工作模态分析,得出级联B u c k -B o o s t 变换器电压增益范围的优势,并给出相应的调制策略㊂同时根据储能单元在微电网运行时所可能发生的工况确定控制策略,并对其中的电压模式和电流模式进行了详细分析㊂最后,搭建了相关仿真验证了所提储能单元方案的可行性㊂参考文献:[1]李波,田纯,倪广魁,等.基于J A D E 平台的智能配电网自愈系统设计[J ].智慧电力,2020,48(2):9-16.L IB o ,T I A N C h u n ,N IG u a n g k u i ,e ta l .D e s i g no fs e l f -h e a l i n g s ys t e mi ns m a r td i s t r i b u t i o nn e t w o r kb a s e do n J A D E p l a t f o r m [J ].S m a r tP o w e r ,2020,48(2):9-16.[2]王源,南海鹏,关欣.风水储微电网优化调度策略研究[J ].高压电器,2020,56(05):216-222.WA N G Y u a n ,N A N H a i p e n g ,G U A N X i n .O pt i m a l s c h e d u l i n g S t r a t e g y o f w i n d -h y d r o -s t o r a g e m i c r o -g r i d [J ].H i g hV o l t a g eA p pa r a t u s ,2020,56(05):216-222.[3]丁雨,于艾清,高纯.基于改进一致性算法的独立光储直流微电网电压稳定能量协调策略[J ].中国电力,2022,55(3):74-79.D I N G Y u ,Y U A i q i n g ,G A O C h u n .A ne n e r g y co o r d i -n a t i o n s t r a t e g y f o r i s l a n dD Cm i c r o gr i dw i t h p h o t o v o l t a -i c a n ds t o r a g es y s t e m b a s e do n i m p r o v e dc o n s e n s u sa l -go r i t h m [J ].E l e c t r i cP o w e r ,2022,55(3):74-79.[4]陆维,赵兴勇,赵钰彬,等.孤网模式下交直流混合微电网互联变换器综合下垂控制[J ].电测与仪表,2020,57(2):101-108.L U W e i ,Z HA O X i n g y o n g,Z HA O Y u b i n ,e ta l .I n t e -g r a t e dd r o o p c o n t r o l o fA C /D Ch y b r i d m i c r o gr i d i n t e r -l i n k i n g c o n v e r t e r i n i s o l a t e d n e t w o r km o d e [J ].E l e c t r i c a l M e a s u r e m e n t&I n s t r u m e n t a t i o n ,2020,57(2):101-108.[5]张林,郭辉,姚李孝,基于改进蝙蝠算法的微电网优化研究[J ].电网与清洁能源,2021,37(4):122-126.Z HA N GL i n ,G U O H u i ,Y A O L i x i a o .R e s e a r c ho n m i -c r o g r i do p t i m i z a t i o nb a s e do ni m p r o v e db a ta l go r i t h m [J ].P o w e r S y s t e ma n dC l e a nE n e r g y,2021,37(4):122-57Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年5月126.[6]张宇涵,杜贵平,雷雁雄,等.直流微网混合储能系统控制策略现状及展望[J].电力系统保护与控制,2021,49 (3):177-188.Z HA N G Y u h a n,D U G u i p i n g,L E IY a n x i o n g,e t a l.C u r-r e n t s t a t u sa n d p r o s p e c t so fc o n t r o l s t r a t e g y f o raD C m i c r o g r i dh y b r i d e n e r g y s t o r a g e s y s t e m[J].P o w e r S y s-t e m P r o t e c t i o na n dC o n t r o l,2021,49(3):177-188. [7]B R Y A NJ,D U K E R,R O U N DS.D e c e n t r a l i z e d g e n e r a-t o rs c h e d u l i n g i n a n a n o g r i d u s i n g D C b u ss i g n a l i n g [C]//P o w e rE n g i n e e r i n g S o c i e t y G e n e r a lM e e t i n g,D e n-v e r,U S A:I E E E,2004:977-982.[8]米阳,纪宏澎,何星瑭,等.多储能独立直流微电网自适应分级协调控制[J].中国电机工程学报,2018,38(7): 1980-1989.M IY a n g,J I H o n g p e n g,H E X i n g t a n g,e ta l.A d a p t i v eh i e r a r c h i c a l c o o r d i n a t e dc o n t r o l o fm u l t i-e n e r g y s t o r a g ei n i s o l a t e dD C m i c r o g r i d[J].P r o c e e d i n g so f t h eC S E E, 2018,38(7):1980-1989.[9]Z HA O B,Y U Q G,S U N W X.E x t e n d e d-p h a s e-s h i f tc o n t r o lo fi s o l a t ed b i d i re c t i o n a l D C-D C c o n v e r t e rf o r p o w e r d i s t r i b u t i o n i n m i c r og r i d[J].I E E E T r a n s a c t i o n s o nP o w e rE l e c t r o n i c s,2012,27(11):4667-4680.[10]F A N H F,L IH.H i g h-f r e q u e n c y t r a n s f o r m e r i s o l a t e db i d i r ec t i o n a lD C-D Cc o n v e r t e rm od u le sw i t hh i g hef f i-c i e n c y o v e rw ide l o a dr a n g ef o r20k V㊃As o l i d-s t a t et r a n s f o r m e r[J].I E E E T r a n s a c t i o n so n P o w e r E l e c-t r o n i c s,2011,26(12):3599-3608.[11]秦文萍,柳雪松,韩肖清,等.直流微电网储能系统自动充放电改进控制策略[J].电网技术,2014,38(7): 1827-1834.Q I N W e n p i n g,L I U X u e s o n g,HA N X i a o q i n g,e t a l.A n i m p r o v e dc o n t r o ls t r a t e g y o fa u t o m a t i cc h a r g i n g/d i s-c h a r g i n g o f e n e r g y s t o r a g e s y s t e mi nD Cm i c r o g r i d[J].P o w e r S y s t e m T e c h n o l o g y,2014,38(7):1827-1834.[12]H Y E O N-S E O KL,J A E-J U N GY.H i g h-e f f i c i e n c y b i d i-r e c t i o n a l B u c k-B o o s t c o n v e r t e r f o r p h o t o v o l t a i c a n d e n-e r g y s t o r a g es y s t e mi ns m a r t g r i d[J].I E E E T r a n s a c-t i o n s o nP o w e rE l e c t r o n i c s,2019:34(5):4316-4328.[13]任小永,唐钊,阮新波,等.一种新颖的四开关B u c k-B o o s t变换器[J].中国电机工程学报,2008,28(21):15-19.R E N X i a o y o n g,T A N G Z h a o,R U A N X i n b o,e ta l.An o v e l f o u r s w i t c hB u c k-B o o s t c o n v e r t e r[J].P r o c e e d i n g s o f t h eC S E E,2008,28(21):15-19.[14]吴雨,潘文霞,冯蒙霜,等.基于混合储能的微电网功率控制策略[J].电力系统及其自动化学报,2013,25(2): 109-114+158.WU Y u,P A N W e n x i a,F E N G M e n g s h u a n g,e t a l.P o w-e r c o n t r o l s t r a t e g yf o rm i c r og r i db a s e do nh y b ri d e n e r-g y s t o r a g es y s t e m[J].J o u r n a lo fP o w e rS y s t e m a n dA u t o m a t i o n,2013,25(2):109-114+158.[15]X U L,C H E N D.C o n t r o l a n do p e r a t i o no f aD C m i c r o-g r i dw i t hv a r i a b l e g e n e r a t i o na n de n e r g y s t o r a g e[J].I E E E T r a n s a c t i o n so n P o w e rD e l i v e r y,2011,26(4):2513-2522.[16]WA F F L E RS,K O L A RJW.An o v e l l o w-l o s sm o d u l a-t i o n s t r a t e g y f o rh i g h-p o w e rb i d i r e c t i o n a l b u c k+b o o s tc o n v e r t e r s[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nP o w e rE l e c t r o n-i c s,2009,24(6):1589-1599.[17]A HA R O NI,K U P E R MA N A,S HM I L O V I T Z D.A-n a l y s i s o f d u a l-c a r r i e rm o d u l a t o r f o r b i d i r e c t i o n a l n o n-i n v e r t i n g B u c k-B o o s t c o n v e r t e r[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nP o w e rE l e c t r o n i c s,2015,30(2):840-848.[18]A N U N M,O R D O N E Z M,Z U R B R I G G E NIG,e ta l.C i r c u l a r s w i t c h i n g s u r f a c e t e c h n i q u e:h i g h-p e r f o r m a n c ec o n s t a n t p o w e rl o ad s t a b i l i z a t i o nf o re l e c t r i c v e h i c l es y s t e m s[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nP o w e rE l e c t r o n i c s, 2015,30(8):4560-4572.[19]欧阳丽,周丽红,何海斌.无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略[J].电网技术,2015,39(12): 3449-3456.O U Y A N G L i,Z HO U L i h o n g,H E H a i b i n.R e a l-t i m e p o w e rc o o r d i n a t e dc o n t r o ls t r a t e g y f o r D C m i c r o g r i dw i t h o u t c o mm u n i c a t i o n[J].P o w e rS y s t e m T e c h n o l o-g y,2015,39(12):3449-3456.[20]肖安南,张蔚翔,张超,等.含光伏发电与储能的配电网基于源网荷互动模式下电压安全最优控制策略[J].电力科学与技术学报,2020,35(2):120-127.X I A O A n n a n,Z HA N G W e i x i a n g,Z HA N G C h a o,e ta l.V o l t a g es e c u r i t y o p t i m a l c o n t r o l s t r a t e g y o fd i s t r i-b u t i o nn e t w o r kw i t hP V s a n dE S su n d e r"S o u rc e-G r i d-L o a d"i n t e r a c t i o n[J].J o u r n a l o fE l e c t r i cP o w e rS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,2020,35(2):120-127.67Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

全桥逆变器双Buck型调制的研究

ＲｅｅｒｈｏｓａｃｎＤｕａｌＢｕｃＭｏｌｔｏｆＦｕｌｂｒｄｇｎｖｒｅｋｄｕａｉｎｏｌ－ｉｅＩｅｔｒ
ＬｉｇｚｅＩＱｎ — ｎ，ＷＵＷｅ— ｉｈｉｎ，ＬｉｇｊｎｍＵＸｎ－ｕ
ｎｘｅａｄｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌ．ｉｎａｅｕｔｓ
Ｋｅｗｏｄｉｖｒｒｙｒｓ：ｎｅｅ；ｄａｃｄｌｔｎ；ｃｒｎｎｔｎａｅｕｅｄａｋｔｕＢｕｋｍｏｕａｉｌｏｕｅｔｉｓａｔｎｏｓｆｅｂｃ
ｗｈｃａｈｈｒｃｅｓｉｆｎｈｏ－ｒｕｈｐｏｌｍｓｒｍａｎｄａｄｏｅｃｍｅｈｄｓｄａｔｇｓｓｃｓｔｅｉｈｈｓｔｅｃａａｔｒｔｏｏｓｏｔｔｏｇｒｂｅａｅｉｅｎｖｒｏｓｔｅｉａｖｎａｅｕｈａｈｉｃｈｄｒｃｕｒｎｏｔｇｔｉａｉｎｒｔｓｌｗ．ｈｕｅｔｉｓａｔｎｏｓｆｅｂｃＰＭｏｔｏｔｔｇｓａｏｔｄＴｅｉｔｃｒｅｔｖｌａｅｕｉｚｔａｅｉｏＴｅｃｒｎｎｔｎａｅｕｅｄａｋＳＷｅｌｏｃｎｒｌｓａｅｙｉｄｐｅ．ｒｈｗｏｋｎｒｃｄｒｓｇｖｎ，ｅｔｅｒｔａｔｏｓａａｙｅｎｅｓｓｍｏｒｃｎｓｓｖｒｅｙｔｅｓｍｕａｉｎｒｉｇｐｏｅｕｅｉｉｅｔｈｏｅｉｌｍｅｄｉｎｚｄａｄｔｙｔｈｃｈｌｈｅｃｒｅｔｅｓｉｅｉｄｂｈｉｌｔｉｆｏ

双Buck逆变器的控制方法研究

采用数字给定双Ｂｕｃｋ逆变器控制系统中的电压基准可以方便地实现宽变频电压输出。若给定基准
定稿日期：２００７－０３－０１作者简介：张喻（１９８２－），女，江苏南通人，硕士研究生。
研究方向为电力电子与电力传动。
２２
频率为４００Ｈｚ，则双Ｂｕｃｋ逆变器可用于１１５Ｖ／４００Ｈｚ
ｓｗｉｔｃｈｅｄＤＣ－ＡＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＩｎｄ．Ａｐｐｌ．１９９８，３４（４）：８４７～８６０．［２］ＮＲＺａｒｇａｒｉ，ＰＤＺａｒｇａｒｉ，ＧＪｏｏｓ．ＴｗｏＳｗｉｔｃｈＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒ－ｍａｎｃｅＣｕｒｒｅｎｔＲｅｇｕｌａｔｅｄＤＣ／ＡＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒＭｏｄｕｌｅ［Ａ］．Ｃｏｎｆ．Ｒｅｃ．ＩＥＥＥＩＡＳ［Ｃ］．１９９０，９２９～９３４．［３］刘军．一种新颖的双降压式半桥逆变器研究［Ｄ］．南京航空航天大学［博士论文］．２００３．
图２工作模态图
２．２滞环电流控制系统的实现原理图３示出滞环电流控制的工作原理。当输出采样电流与电流基准（电压误差信号）相比较得到的电流误差信号ｉｅ大于正滞环宽度＋ｈ时，滞环比较器输出低电平，逆变图３滞环电流控制原理图桥输出－１态，电感
电流下降；当ｉｅ低于负滞环宽度－ｈ时，滞环比较器输出高电平，逆变桥输出＋１态，电感电流上升。这样，ｉｅ总保持在正负滞环宽度±ｈ内。
制两种方式的优缺点进行了详细的实验分析，比较了两种控制方式的效率。由实验波形可知，两种控制系统都能保证输出电压有高的正弦度，且具有较好的稳态和动态性能。在分析比较的基础上，应用滞环电流控制方法进行了宽变频实验，扩大了双Ｂｕｃｋ逆变器的应用范围。

带双Buck逆变器的DC／DC变换器低频电流纹波抑制

在动态性能方面的优势。最后，过实验进行验证，通并给出了纹波抑制前后的系统效率曲线。
关键词：换器；低频纹波；陷波滤波器；动态响应变
中图分类号：Ｍ６Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：００１０２１）５０３— ３１０ — ０Ｘ（０３０ — ０５０
（．ａｇｕＫｙＬｂｒｏｅｎｒｙＧｎｒｉｎｏｅｏｖｒｉ，１ＪｎｓｅａｏｔｒｏｗＥｅｇｅｅａｏａｄＰｗｒＣｎｅｓｎｉａｙｆＮｔｎｏＮｎｉｎｅｓｙｏＡｒｎｕｉｎｓｏａｔｓａｊｎ１０６，ＣｉａｊｇＵｉｒｉｅｏａｔｓａｄＡｔｎｕｉ，Ｎｎｉｇ２ｉｓａｔｎｏｓｏｔｕｏｅｆｔｏｓａｅｉｖｒｒｏｔｉｓａｔ — ｃａｅｐｌｅｗｈｃｒｑｅｃｓｔｉｅｏｓｒｃ：ｈｎｔｎａｅｕｕｐｔｐｗｒｏｗ－ｔｇｎｅｔｓｃｎａｎｗｏｏｔｖｕｓｉｈｆｕｎｙｉｗｃｆｅｅｔｅｏｔｕｏｔｇ，ｅｐｌｅｐｗｒｉｒｆｃｅｎｔｅｉｐｔｃｒｅｔｔｐｌａｄｔｅｐｌｅｃｒｅｔｉｆｅｃｓｔｅｕ ‘ ｈｕｐｔｖｌｅｔｕｓｏｅｓｅｅｔｄｉｈｎｕｕｒｎｐｅ，ｎｕｓｕｎｎｕｎｅｈｓｐａｈｌｉｈｌｐｙｓｕｃｎｅｃｎｅｅｔｅ．ｉｐｐｒｐｅｅｔｅａｌｄａａｙｉｏｈｎｆｓａｉｎｎｒｎｍｉｓｎｍｅｈ－ｌｏｒｅａｄｔｏｖｒｒｉｌＴｓａｅｒｓｎｓｄｔｉｎｌｓｓｆｔｅｍａｉｔｔｓａｄｔａｓｓｉｃａｈｔｓｆｈｅｅｏｏ

双Buck逆变器的控制方法研究

维普资讯
第４ｌ卷第８期
２００７年８月
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｉｓｏ
Ｖｏ．，．１４１Ｎｏ８
Ａｕｕｓ，００ｇ究
张喻，陈新，洪峰
２双Ｂｃｕｋ逆变器的控制方法
ＡｂｔａｔＴｅｄａ— ｕｋｉｖｒｒｈｓｔｅａｖｎａｅｆｈｇ —ｅｉｂｌｙｆｅｄｍｒｍｈｏ－ｒｕｈｐｂｅ．ｓｅｅｓｒｃ：ｈｕｌｂｃｎｅｅａｈｄａｔｇｓｏｉｈｒｌｉｉ．ｒｅｏｆｔａｔｏｓｏｔｔｏｇｒｌｍｓＨｙｔｒ－ｈｏ
２０１）１０６（南京航空航天大学，江苏南京
摘要：Ｂｃ双ｕｋ逆变器具有抗桥臂直通，可靠性高等优点。滞环电流控制是一种典型的非线性变频电流型ＰＷＭ调制技术：而双极性ＳＷＭ调制系统属于恒频线性控制。这里给出了基于双ＢｃＰｕｋ逆变器的滞环电流控制和双极性ＳＷＭ控制的两种实验结果比较；Ｐ进行了５＂０Ｈ０－０ｚ宽变频实验研究，－４使双Ｂｃｕｋ逆变器既能用作航空静止变流器，
ｓｓｃｒｅｔｃｎｒｌｉａｔｐｃｉｄｏｏ－ｎａｎａａｌｒｑｅｃｏｔｌｔｏ，ｉｉｏａＰＭｓｌｅｒａｄｉｕｒｎｏｔｓｙｉａｋｎｆｎｌｅｒａｄｖｒｅｆｅｕｎｙｃｎｒｈｄｗｈｌｂｐｌｒＳＷｏｌｎｉｉｂｏｍｅｅｉｉａｎｎｉｒｑｅｃｓｕｉｒＴｉｐｐｒｇｖｓａｃｍｐｒｏｆｅｐｒｍｅｔｌｅｕｔｂｔｅｈｓｏｔｏｔｏｓｉｕ — ｔｆｕｎｙｉｎｆｍ．ｈｓａｅｉｅｏａｓｎｏｘｅｓｅｏｉｉｎａｓｌｅｗｅｎｔｅｅｔｃｎｒｌｒｓｗｏｍｅｈｄｎｄａｌ

基于Buck_Boost变换方式的逆变器(双向Buck-Boost电路)

由式（６）、（７）和（８）可知，只要适当地改变３个双向
Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的占空比，就可得到三相正弦波。三相Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换方式的逆变器的直流电压利
环电压环内环电流环的双环控制。仿真结果验证了提出的正弦波逆变器的可行与有效。关键词：逆变器；占空比；双环控制中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００５）０４－００２３－０４
作者简介：侯朝勇（１９７９－），男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术，计算机控制。
图３调制波示意图
第４期
侯朝勇，郭小舟：基于Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换方式的逆变器
图４输出电压波形示意图
压随着占空比的变化而变化的波形。２个双向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的输出电压相减即可得正弦波输出电压，只要保证开关功率管的频率，即可调制出较好的正弦波输出电压。
Vo
= V1
− V2
=
1
d1 − d1
Vd
− d2 1− d2
Vd
=
(1
−
d1 d1
− d2 )(1 −
d
2
)
Vd
………………………………………………… （１）
对单相Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换方式逆变器，输出电压Ｖ１和Ｖ２在相位上相差１８０ °，（ｄ１＋ｄ２）Ｔ＝Ｔ，（Ｔ：开关周期）即ｄ１＋ｄ２＝１。由于负载跨接在Ｖ１和Ｖ２的两端，由式（１）可得逆变器输出电压
V A B = ( 1 − d d 11 )− ( 1 d − 2 d 2 ) V d = k 1 s i n ( ω t ) V d …………（６） V B C = ( 1 − dd 22 )− (1 d − 3 d 3 ) V d = k 2 s i n ω( t + 1 2 0 ° ) V d …………（７） V C A = ( 1 − d d 3 3 )− (1 d − 1 d 1 ) V d = k 3 s i n ω( t − 1 2 0 ° ) V d …………（８）

单级式串联型输出双Buck全桥并网逆变器的设计

单级式串联型输出双Buck全桥并网逆变器的设计
全桥逆变器具有拓扑简单、成本较低的特点，因此得到广泛应用，但其逆变效率低，输出波形质量差。

分析了户用型单级式双Buck全桥光伏并网逆变器的工作原理，实验中以变步长功率扰动观察法实现光伏系统的最大功率输入，并在逆变环节采用双Buck全桥拓扑结构以提高逆变效率，改善并网质量。

整个系统采用带前馈补偿的电流内环、电压中环及最大功率点跟踪(MPPT)功率外环的三环控制策略，并在Matl ab仿真平台上验证了系统控制策略的正确性。

制作了一台1.3 kW光伏并网逆变器样机，并网电流总谐波畸变率接近3%。

引言
并网逆变器作为电网和光伏阵列的主要接口设备，其性能决定着整个光伏发电系统的性能。

光伏并网发电系统中的主要问题是如何提高系统工作效率及改善并网波形质量。

常见的单相光伏并网逆变器按照其功率拓扑级数可分为单级式、两级式和多级式。

由于单级式逆变器只有一个能量变换环节，故其工作效率最高。

常见的单级式桥式逆变器同一桥臂的上下开关管可能存在直通情况，降低了系统的可靠性，为防止直通情况的出现，需在驱动信号间加入死区，这就造成输出电流波形畸变;另一方面桥式逆变器中无独立的续流二极管，MOSFET和IGBT体二极管反向恢复时间长，造成开关管的开关损耗较大，且开关管的驱动频率不能过高。

而双Buck逆变器可以解决上述问题，且所有功率管和电感在半个输出周期高频工作。

由于双Buck半桥逆变器存在直流侧电压利用率低的问题，这里以串联型输出的双Buck全桥逆变器模型为研究对象，提出了带前馈补偿的电流内环、电压中环及MPPT功率外环的三环控制结构，基于Matlab仿真平台验证。

一种基于BuckBoost电路的新型微逆变器功率解耦电路

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA第32卷第4期2020年4月Vol.32No.4Apr.2020一种基于Buck/Boost 电路的新型微逆变器功率解耦电路章勇高，孔令韬，许莹莹（华东交通大学电气与自动化工程学院，南昌330013）摘要：针对微逆变器中存在的二次功率扰动问题，提出了一种新型四开关功率解耦电路。

详细分析了基于Buck/Boost 电路的新型功率解耦电路的4种工作模式，推导了采用脉冲能量调制控制策略原理，并对电路关键参数进行设计。

该电路并联在逆变器交流输出侧，不仅能够明显抑制母线电压和直流输入侧电流中的二次纹波，而且可以将大电解电容替换成小容量长寿命的薄膜电容。

最后，仿真实验验证了该拓扑的有效性和合理性。

关键词：二次功率扰动；微逆变器；功率解耦；Buck/Boost ；脉冲能量调制中图分类号：TM464文献标志码：A文章编号：1003-8930（2020）04-0029-06DOI ：10.19635/ki.csu -epsa.000270Novel Micro -inverter Power Decoupling Circuit Based on Buck/Boost CircuitZHANG Yonggao ，KONG Lingtao ，XU Yingying（School of Electrical and Automation Engineering ，East China Jiaotong University ，Nanchang 330013，China ）Abstract:A novel four -switch power decoupling circuit is proposed to solve the secondary power disturbance problem in micro -inverters.Four operating modes of the proposed circuit based on a Buck/Boost circuit are analyzed in detail ，and the principle of pulse energy modulation （PEM ）control strategy is deduced.In addition ，the circuit ’s key parame⁃ters are designed.This circuit is connected to the AC output side of the inverter in parallel ，which can not only suppress the secondary ripples in the bus voltage and current on the DC input side significantly ，but also replace the large elec⁃trolytic capacitor with a film capacitor of small -capacity and long -life.Finnally ，the results of simulation experiments verify the validity and rationality of the proposed topology.Keywords:secondary power disturbance ；micro -inverter ；power decoupling ；Buck/Boost ；pulse energy modulation（PEM ）微逆变器已广泛应用于新能源领域[1]，具有电气隔离、可靠性高、效率高等优点。

基于Buck变换器的并联均流系统研究

２０１９４
（
）
基于Ｂｕｃｋ变换器的并联均流系统研究
ＲＣＢＢＣｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｒａｌｌｅｌ
ｕｒｒｅｎｔＳｈａｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ
ａｓｅｄｏｎｕｃｋｏｎｖｅｒｔｅｒ
基于Ｂｕｃｋ变换器的并联均流系统研究
ｕｃｋ
〇引言
前目
，
航天器中大部分釆用ＤＣ－ＤＣ变换
器作为各个部件的二次电源，在提高可靠性和
ＭＹＨａｎ
ＹＨｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ
ｕａｎｋｅＳｕｎ，
Ｚｅ，
ｈａｎｇ
ａｏｃｈａｎｇ
ＣＥＣｒｉＨＵＴ（
ｏｌ
ｌ
ｅ
ｇｅｏ
ｆ
ｄｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎ
ｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅ
ｎｇ，
ｇｅｉｌｏｎｊｉａｎｇ
ｙｌ
ａｎｄｒ
ｅｄｕｃｅｔｈｅｖｏ
ｌｕｍｅａｎｄ
ＤＣＤＣｗｅｉｇｈｔｏｆ
／
ｃｏｎｖ
ｅ
ｒｔ
ｅ
ｒ
，
ｐ
ａｒａ
ｌ
ｌ
ｅｌ
ｃ
ｕｒｒｅｎｔｓｈａｒｉｎｇ
ｔｅ
ｃｈ
ｎｏｌ
ｏｇｙｉ
ｓｕｓｅ
ｄｉ
ｎｓｏｍ
ｅｓ
ｐａｃ
ｅｃ
ｒａ

双Buck逆变器应用研究

中图分类号： TM464 论文编号：1028703 05-0097 学科分类号： 080804 密级：公开硕士学位论文双Buck逆变器应用研究研究生姓名张先进学科、专业电力电子与电力传动研究方向航空电源指导教师王慧贞高级工程师南京航空航天大学研究生院自动化学院二00五年三月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Automation Engineering Research on Dual Buck DC/AC Inverterfor ApplicationA Thesis inElectrical EngineeringbyZhang XianjinAdvised bySenior Engineer Wang HuizhenSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMaster of EngineeringMarch, 2005承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着电力电子技术的发展，用电设备对电源的要求不断提高，开关电源正向着高效率、大功率密度、高可靠性、低电磁干扰、无噪声、维修方便等方向发展。

瞬时电流滞环控制技术由于实现简单，响应速度快和具有自然限流等优点而得到广泛地应用。

并联Buck-Boost型多电池光伏并网逆变器的研究

并联Buck-Boost型多电池光伏并网逆变器的研究常成;袁旭峰【摘要】随着太阳能、风能等新能源技术的发展,分布式发电技术已经广泛应用在电力系统之中,成为一种新型的发电方式.分布式发电技术具有清洁、环保、高效等特性,其并网技术成为研究的热点问题.针对太阳能光伏发电技术,设计了一套并联的Buck-Boost型多电池光伏并网逆变器,由太阳能光伏电池板、并联的Buck-Boost 斩波电路、逆变电路等部分组成,并对光伏发电最大功率跟踪MPPT控制方法和逆变器并网控制策略进行研究,分别选取了电导增量法的MPPT控制方法和双闭环并网控制方式.通过在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,仿真结果证明了该系统的功能.【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】5页(P80-84)【关键词】太阳能发电;光伏并网;逆变器;最大功率跟踪;双闭环控制【作者】常成;袁旭峰【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳230005;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳230005【正文语种】中文【中图分类】TM609太阳能作为一种清洁、高效、安全的可再生能源已广泛应用到发电领域，成为微电网组成中的重要分布式电源。

太阳能光伏发电的原理就是通过太阳能光伏电池将光能转化为电能。

光伏发电系统主要有两种形式：并网光伏发电系统和离网光伏发电系统[1]。

本文针对光伏并网的基本结构，研制了一种并联的Buck-Boost型多电池光伏并网逆变器，主要用于将两个或多个光伏发电系统连接起来，可同时控制两个系统或多个的发电和并网。

该系统由光伏电池、最大功率跟踪器(MPPT)、并联型Buck-Boost斩波电路、逆变电路等部分组成，并对MPPT的控制方法、逆变器的控制策略进行了研究。

目前采用的太阳能光伏电池主要是单晶硅材料，每一个硅片构成的太阳能电池称为单体；可根据用户需求将电池单体进行串并联组合而构成太阳能电池组件；多个太阳能电池组件构成太阳能电池阵列[2]。

毕设-Buck变换器双闭环控制仿真研究PPT

图6
输出电流波形
PID控制方法的仿真设计
图7 加PID校正后仿真电路
本文采用凑试法确定PID调节参数，凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。增大比例系数一般将加快系统的响应，这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。减小有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时，可参考以上参数分析控制过程的影响趋势，对参数进行先比例，后积分，再微分的整定步骤。其具体步骤如下：首先整定比例部分。将比例系数由小调大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内，并且响应曲线已属满意，那么只需要用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。当仅调节比例调节器参数，控制精度还达不到设计要求时，则需加入积分环节。整定时，首先置积分常数为一个较小值，经第一步整定得到的比例系数会略为增大，然后增大积分常数，使系统在保持良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复修改比例系数和积分常数，直至得到满意的效果和相应的参数。应该指出，在整定中参数的选定不是惟一的。事实上，比例、积分和微分三部分作用是相互影响的。从应用角度来看，只要被控制过程的主要性能指标达到设计要求，那么比例、积分和微分参数也就确定了。最终得到的一组较理想的参数为 P=2.2，I=88，D=0.001。
指导老师：
课题研究的主要内容
1 2 3 4 5
Buck变换器工作原理开环Buck电路的建模及仿真 PI控制方法的仿真设计 PID控制方法的仿真设计总结

基于磁集成双Buck逆变器环流分析

基于磁集成双Buck逆变器环流分析
陈佳桥;林琼斌;林贤麟;卢志钢
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2018(052)003
【摘要】传统双Buck逆变器在整个工作周期需要两个独立的滤波电感,且体积重量较大,引入磁集成的技术可以减小磁性元件的体积重量,但会导致逆变器出现额外的环流问题.在对已有从电感耦合方式角度入手的磁集成方案进行分析的基础上,提出一种无环流磁集成双Buck逆变器拓扑,与已有的磁集成拓扑相比,不但保留了传统双Buck逆变器的优点同时减小了滤波电感的体积与重量,而且避免了现有磁集成技术造成的环流问题,并通过一台1 kW实验样机验证了拓扑的可行性.
【总页数】3页(P67-69)
【作者】陈佳桥;林琼斌;林贤麟;卢志钢
【作者单位】福州大学,福建福州 350116;福州大学,福建福州 350116;福州大学,福建福州 350116;福州大学,福建福州 350116
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.基于氮化镓器件的单级式Buck-Boost逆变器的分析与参数优化设计 [J], 王俊;李雪艳;王聪
2.基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制 [J], 陈轶涵;沈茜;任磊;
龚春英
3.一种新型的磁集成双Buck逆变器 [J], 洪峰;单任仲;王慧贞;严仰光
4.基于环流反馈的逆变器并联系统仿真分析 [J], 屈建国;亓迎川;贾月朋;王宇翔
5.基于Buck变换的新型逆变器及其稳定性分析 [J], 谢运祥;邱添泉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。