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多个全桥Buck逆变单元与一个多绕组高频变压器连接

发布时间:2023/4/25 22:28:10 访问次数:278


光伏、风力、燃料电池等新能源具有清洁、无污染、储量丰富等优点,其开发与利用已成为缓解全球能源危机和环境污染的重要途径。

然而单一的新能源发电系统容易受到地理环境、气候等因素影响,存在供电不连续、稳定性较差等缺陷,为提高供电系统稳定性和灵活性,需要采用多种新能源联合供电的分布式发电系统。

传统的新能源分布式发电系统中,光伏电池、风力发电机等新能源发电设备分别通过一个单输入直流变换器进行功率变换,并将各路直流变换器输出端串联或并联构成公共的直流母线,再级联一个Buck型逆变器向交流负载供电或并网发电。一种具有两级功率变换的风光互补发电系统,由两个Buck/Buck-Boost直流变换电路与一个Buck型逆变电路两级级联构成,实现了多输入源最大功率并网,但每一路输入源都需要单独控制、电路拓扑复杂、体积庞大、成本较高,其实用性受到很大程度的限制。

常见的环路带宽可调通过寄存器配置电荷泵、环路滤波器参数等方式实现,此类方法易实现,但操作较为机械,且与锁定频率非强相关,性能无法达到最优。


为了能够拓宽锁相环输出频带,同时满足输出低抖动时钟的要求,一种与锁相环锁定频率强相关的环路带宽调整方法,利用全局参考调节电路中比较器模块将锁定控制电压Vctrl与参考电压Vref电压比较来改变各模块电流,实现不同频率下环路带宽的调整,加速环路锁定,降低锁相环噪声。

为了简化电路结构,降低体积重量和成本,有必要将多个单输入直流变换器集成一体化。一种Buck/Boost/Buck-Boost多输入直流变换器型分布式发电系统,多输入源以斩波形式串联连接,该直流变换器具有多输入源可同时供电、占空比调节范围较大等优点,但续流回路存在多个二极管,不易扩展。


一种两级多绕组Buck直流变换器型分布式发电系统,其中,多绕组Buck型直流变换器中的多输入源通过多个全桥Buck逆变单元与一个多绕组高频变压器连接,该分布式发电系统具有输入输出间及多输入源间高频隔离、占空比调节范围宽等优点,但变压器结构复杂、功率器件多、控制复杂。

一种分时供电全桥Buck型双输入直流变换器,具有电路结构简洁、功率器件电压应力低、控制简单、集成度高、易于扩展等特点。分析研究了其最大功率输出能量管理控制策略和稳态原理特性,最后通过3 kW的样机验证了理论分析的正确性和可行性。

分时供电全桥Buck型双输入直流变换器电路拓扑,是由两个并联分时选择支路和一个Buck型直流变换器级联构成,每个并联分时选择支路是由并联选择开关Ss1(Ss2)和反向阻断二极管Ds1(Ds2)串联构成的。


(素材来源:chinaaet和ttic.如涉版权请联系删除。特别感谢)

福建芯鸿科技有限公司http://xhkjgs.51dzw.com


光伏、风力、燃料电池等新能源具有清洁、无污染、储量丰富等优点,其开发与利用已成为缓解全球能源危机和环境污染的重要途径。

然而单一的新能源发电系统容易受到地理环境、气候等因素影响,存在供电不连续、稳定性较差等缺陷,为提高供电系统稳定性和灵活性,需要采用多种新能源联合供电的分布式发电系统。

传统的新能源分布式发电系统中,光伏电池、风力发电机等新能源发电设备分别通过一个单输入直流变换器进行功率变换,并将各路直流变换器输出端串联或并联构成公共的直流母线,再级联一个Buck型逆变器向交流负载供电或并网发电。一种具有两级功率变换的风光互补发电系统,由两个Buck/Buck-Boost直流变换电路与一个Buck型逆变电路两级级联构成,实现了多输入源最大功率并网,但每一路输入源都需要单独控制、电路拓扑复杂、体积庞大、成本较高,其实用性受到很大程度的限制。

常见的环路带宽可调通过寄存器配置电荷泵、环路滤波器参数等方式实现,此类方法易实现,但操作较为机械,且与锁定频率非强相关,性能无法达到最优。


为了能够拓宽锁相环输出频带,同时满足输出低抖动时钟的要求,一种与锁相环锁定频率强相关的环路带宽调整方法,利用全局参考调节电路中比较器模块将锁定控制电压Vctrl与参考电压Vref电压比较来改变各模块电流,实现不同频率下环路带宽的调整,加速环路锁定,降低锁相环噪声。

为了简化电路结构,降低体积重量和成本,有必要将多个单输入直流变换器集成一体化。一种Buck/Boost/Buck-Boost多输入直流变换器型分布式发电系统,多输入源以斩波形式串联连接,该直流变换器具有多输入源可同时供电、占空比调节范围较大等优点,但续流回路存在多个二极管,不易扩展。


一种两级多绕组Buck直流变换器型分布式发电系统,其中,多绕组Buck型直流变换器中的多输入源通过多个全桥Buck逆变单元与一个多绕组高频变压器连接,该分布式发电系统具有输入输出间及多输入源间高频隔离、占空比调节范围宽等优点,但变压器结构复杂、功率器件多、控制复杂。

一种分时供电全桥Buck型双输入直流变换器,具有电路结构简洁、功率器件电压应力低、控制简单、集成度高、易于扩展等特点。分析研究了其最大功率输出能量管理控制策略和稳态原理特性,最后通过3 kW的样机验证了理论分析的正确性和可行性。

分时供电全桥Buck型双输入直流变换器电路拓扑,是由两个并联分时选择支路和一个Buck型直流变换器级联构成,每个并联分时选择支路是由并联选择开关Ss1(Ss2)和反向阻断二极管Ds1(Ds2)串联构成的。


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