独立光伏发电系统双半桥DC／DC变换器的建模与控制

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1、上海电力2014年第1期独立光伏发电系统双半桥DC／DC变换器的建模与控制田越，郑真，马晔晖(上海电力学院电气工程学院，上海200090)摘要：针对对称双半桥双向DC／DC变换器在独立光伏发电系统中的应用问题，通过状态空间平均法得出其动态小信号模型，构建了双闭环+移相控制系统控制结构，通过仿真验证了理论分析和设计的有效性。关键词：独立光伏发电系统；双半桥变换器；移相控制；双闭环控制中图分类号：TM461文献标志码：BModelingandcontrolofDualhalfBridgeBidirectionalDC—DCConvert

2、erinIndependentPVsystemTIANYue，ZHENGZhen，MAye—hui(ShanghaiUniversityofElectricpower，Shanghai200090，China)Abstract：ThedynamicmodelofsymmetricaldualhalfbridgebidirectionalDC—DCconverterisderived，aimingatapplicationproblemintheindependentphotovoltaiepowergenerationsystem，

3、andthedualClOSeloopsystemcontroldiagramarealsoproposed，theanalysisanddesignvalidationareverifiedthroughthesimulation．Keywords：IndependentPVsystem；Dualhalfbridge；Phase～shiftcontrol；Dualcloseloopcontrol热点。O引言提出了一种新型对称双半桥隔离式DC／DC当今世界，环境和能源问题成为世界各国关变换器[3]，其结构和控制方法均简单，无需通过辅

4、心的热点问题。随着环境污染和能源危机的日益助电路就能实现软开关。然而，由于该变换器控制系统的阶数增加，因此给电路的分析和设计带严重，世界各国采取了提高能源利用率、改善能源结构、探索新能源、发展可再生能源等措施，以实来了难度。在双半桥DC／DC变换器状态空间平均模型_4]的基础上，建立了双闭环系统控制框图，现能源的可持续发展与和谐发展。太阳能发电作并在仿真平台上建立仿真模型并进行了仿真。为可再生能源发电的一种，由于其资源丰富、开发利用较为方便，近年来已得到广泛的应用。光伏1独立光伏发电系统模型发电作为太阳能发电方式的一种类型，是太阳能

5、独立光伏发电系统与电网断开独立运行，保利用的主要形式。光伏发电是指根据光生伏打效障负荷供电。该系统包括太阳能光伏阵列，DC／应，利用光伏电池板将太阳光能转化为电能的直DC功率变换器，储能系统和负载。由于光伏发接发电方式_1]。电受光照条件影响，输出功率具有随机性的特点，光伏系统受天气因素的影响很大，在阳光照因此，需要配置储能缓冲装置来确保供电的连续射条件不好时系统出力明显降低，对于离网型光性和可靠性。为了提高发电利用率，光伏系统工伏发电系统会造成供电的不稳定甚至断电[2]。储作于MPPT方式，使得因环境因素变化而引起的能系统一方面可

6、以使电力系统具备瞬时功率调节发电功率波动更为突出。通过储能系统提出连续的能力，另一方面配合电力电子变流器可以构建功率和瞬时峰值功率，从而实现光伏发电系统的UPS高可靠性供电电源。因此，为光伏系统配置功率稳定。电池储能系统来构建混合发电系统成为提高光伏1．1光伏发电系统模型系统接入友好性和调节电网电能质量的一个研究光伏发电是指根据光生伏打效应，利用光伏一24一2014年第1期上海电力电池板将太阳光能转化为电能的直接发电方式。能(放电)，又能够从外部系统获得电能(充电)。光伏电池是光伏发电系统中最基本的电能产生单蓄电池储能通常接入光伏或

7、风力等具有间歇性和元。光伏电池是一种直流电源，其单体输出电压随机性的发电系统运行，此时蓄电池作为过渡电较低、输出功率较小，通常根据实际需要对其进行源维持分布式发电系统的稳定。相应串并联组成光伏阵列。光伏电池等效电路如图3示出对称半桥双向DC／DC变换器的主图1所示光伏电池由一个光生电流源。和一个电路拓扑及其变压器两侧在一个开关周期内的理二极管D并联组成。其中二极管不是一个在导想电压和电流波形。此处，电压和电流都被折算通和关断两种模式间切换的理想型开关元件，其到变压器初级。该变换器采用移相控制方式，其电压和电流之间存在连续性非线性关系

8、，考虑内低压和高压侧的两个电压型半桥逆变电路在变压部损耗，通过增加串联电阻R。和并联电阻R来器初级和次级生成了两个方波电压和，通模拟。过改变、之间的移相角，即可改变变换器所传输的能量大小。)。z图l光伏电池等效电路图3双半桥变换器电路