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应用于直流配电网的双向全桥直流变换器比较分析

2017-05-21孙谦浩李建国

电力自动化设备 2017年10期

孙谦浩 ,王 裕 ,宋 强 ,赵 彪 ,李建国

(1.清华大学 电机系 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京 100084;2.华北电力大学 电气与电子工程学院,北京 102206)

0 引言

近年来,直流配电网因其线路造价低、电能损耗小、供电可靠性高、储能和新能源发电系统接入成本低等技术和经济优势逐渐受到人们的关注[1-9]。在直流配电网的发展过程中,直流变换器作为其关键设备得到了学者们的广泛研究[10]。基于高频隔离的双向全桥直流变换器(DAB)因具有电气隔离、能量可双向传输、高功率密度、噪音小、污染小等优点,在直流变压以及双向功率传输等场合的应用中逐渐成为研究热点[11-12]。文献[13-18]分别从拓扑改进、电气特性、电流应力、死区效应、软开关行为、系统损耗与效率分析等方面对非缓冲式DAB进行了深入的探讨和分析。文献[19-21]对电容缓冲式DAB(CBDAB)进行了功率损耗分析、电压波动限制分析、采用不同材料的开关管的影响对比分析及其在航空系统中的应用研究。但上述研究在对电容缓冲式DAB分析中,都忽略了缓冲电容对高频链波形的影响,而且缺少对缓冲式DAB与非缓冲式DAB软开关特性的比较分析,以及缓冲电容对高频环节电压du/dt、变换器传输功率和回流功率的影响分析。

本文首先针对非缓冲式DAB的半软开关特性,对电容缓冲式DAB采用了死区时间移相控制。在实现电容缓冲式DAB的全软开关行为的同时,对非缓冲式DAB应用中高频环节存在较大du/dt的关键问题也具有良好的抑制作用,减小了过大du/dt对高频变压器(HFT)的绝缘危害,拓宽了电容缓冲式DAB在直流配电网,特别是在中高压直流配电网中的适用范围。……

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