面向直流住宅的多端口變換器研究.pdf

1、可再生能源戶用化趨勢的加強(qiáng)與住宅中直流家電所占比重的日益增加促使采用直流配電系統(tǒng)的智能直流住宅逐步興起，而在住宅中采用何種拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)源與負(fù)荷間的高效集成則成為了研究焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的基于公共直流母線的直流住宅集成拓?fù)渲型ǔＰ璨捎枚鄠€(gè)兩端口dc/dc變換器，故其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且離散、硬件構(gòu)建成本高、系統(tǒng)功率變換損耗大、可靠性低。而多端口變換器(MPC)則可有效克服上述缺點(diǎn)，因此其在直流住宅中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在直流住宅中采用何種MPC拓?fù)渑c控制

2、方法則是目前待解決的關(guān)鍵問題。
　　為此，本文提出了一種直流住宅用新型部分隔離型多端口變換器(PIMPC)，其內(nèi)共含六個(gè)雙向端口。并且，針對(duì)PIMPC提出了一種多目標(biāo)控制策略以期同時(shí)實(shí)現(xiàn)保證住宅負(fù)荷供電電壓穩(wěn)定、最大化可再生能源利用、避免儲(chǔ)能過充/過放、維持系統(tǒng)功率平衡以及減少直流住宅與電網(wǎng)間的功率交換等多個(gè)控制目標(biāo)。本文的具體研究內(nèi)容與成果如下:
　　1.首先，分析了直流住宅用多端口變換器所應(yīng)具備的要求，據(jù)此提出了一種由4

3、個(gè)全橋單元、2個(gè)雙向buck/boost單元和1個(gè)高頻四繞組變壓器共同組成的新型部分隔離型多端口變換器，即PIMPC;詳細(xì)闡述了其工作原理，包括兩種運(yùn)行模式、換流過程及功率流控制模型等，并通過開環(huán)仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性;
　　2.其次，介紹了基于PIMPC的住宅直流微網(wǎng)系統(tǒng)組成，包括電網(wǎng)、并網(wǎng)雙向AC/DC變換器、由光伏電池板與Boost變換器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能、住宅負(fù)荷及直流住宅核心部件PIMPC;在此基礎(chǔ)上給出了系統(tǒng)

4、控制目標(biāo)，并據(jù)此制定了系統(tǒng)控制策略，其中，PIMPC采用本文提出的多目標(biāo)控制，Boost變換器采用MPPT控制，并網(wǎng)雙向AC/DC變換器則采用電壓電流雙閉環(huán)控制;
　　3.然后，以我國一個(gè)普通住宅為例，設(shè)計(jì)了一個(gè)直流住宅系統(tǒng)案例，統(tǒng)計(jì)了典型住宅負(fù)荷的種類與功率大小，據(jù)此確定了直流住宅系統(tǒng)功率等級(jí)，并對(duì)其中所含光伏電池板與儲(chǔ)能的容量進(jìn)行了配置，同時(shí)對(duì)PIMPC各端口電壓與功率及其主電路中的相關(guān)元件參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，如高頻四繞組變壓