三电平双有源桥直流变换器的优化调制
2021-03-07郭慧敏宋桂英付亚楠杨快荣
郭慧敏, 黄 珺, 宋桂英, 付亚楠, 杨快荣
(1.河北工业大学电气工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津300130;2.河北工业大学电气工程学院河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130)
随着不可再生能源的日渐匮乏,基于储能系统的新能源发电受到广泛关注。双有源桥DC/DC 变换器(dual active bridge, DAB)在实现能量双向传输的同时,由于具有结构简单、功率密度高、效率高的优点,被广泛应用于储能系统。因此,DAB 的研究对储能系统发展有着重要的意义。
传统的DAB 由学者R.W De Doncker 在20 世纪90 年代提出,在传统拓扑中,当开关管处于关断状态时,承受的电压应力等于整个输入或者输出电压。由于储能系统中的直流电网系统电压较高,为了满足高电压输入或输出,考虑到开关管耐压的有限性,可以将多个传统的DAB 级联,但是增加了结构和控制的复杂性。将三电平结构用于DAB,用耐压低的开关管代替耐压高的开关管,不再使用级联的结构,结构相对简单,控制相对容易。而且,在特定功率下,相比较传统的变换器,中点箝位型三电平双有源桥DC/DC 变换器(threelevel neutral point diode clamped dual active bridge ,TL-NPC DAB)可以运行于更高的电压水平,同时,采用耐压低的开关管减小了导通损耗,提高了变换器的效率。
文献[1]提出了扩展移相控制(EPS)方法,除了桥间移相角之外,在一侧全桥内引入了移相控制,减小了回流功率和电流应力,减小了损耗,增强了灵活性。文献[2]基于EPS 控制,分析了软开关控制范围,以虚拟功率标幺值为控制目标来实现回流功率最小。……
