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)鋵崿F(xiàn)源與負(fù)荷間的高效集成則成為了研究焦點。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€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，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)共含六個雙向端口。并且，針對PIMPC提出了一種多目標(biāo)控制策略以期同時實現(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、個全橋單元、2個雙向buck/boost單元和1個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，以我國一個普通住宅為例，設(shè)計了一個直流住宅系統(tǒng)案例，統(tǒng)計了典型住宅負(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，并對其中所含光伏電池板與儲能的容量進(jìn)行了配置，同時對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，如高頻四繞組變壓