基于磁集成结构双向DCDC变换器的飞轮储能系统.pdf

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1、第50卷第5期电力电子技术Vo1．50，No．52016年5月PowerElectronicsMay2016基于磁集成结构双向DC／DC变换器的飞轮储能系统．李丹1,2，王旭红，吕志鹏，李向前(1．中国电力科学研究院，北京100085；2．长沙理工大学，电气与信息工程学院，湖南长沙410000；3．濮阳供电公司，河南濮阳457000)摘要：针对微网中直流电源的不稳定性问题，提出一种新型基于磁集成结构双向DC／DC变换器的飞轮储能系统(FESS)。该系统中变换器利用磁集成技术将3个磁性元件(隔离变压器前、后谐振电感、变压器)集成到一个磁芯中。FESS除了能

2、供给微网缺额电能，还能稳定直流母线电压，改善电能质量，可靠性更高。最后制作了一台10kW，460～560V输入、320V输出的双向DC／DC变换器样机。实验分析表明该方案具有元件少、占地空间小等优点，还可有效降低电流纹波，且适用于大功率场合。关键词：变换器；磁集成；飞轮储能中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)05—0009—04FlywheelEnergyStorageSystemBasedonDC／DCConverterWithIntegratedMagneticStructureLIDan一，WANGXu—hon

3、g2，LOZhi—peng，LIXiang-qian(1．ChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing100085，China)Abstract：AimingattheDCpowersupplyinstabilityinmicro—grid。aflywheelenergystoragesystem(FESS)isprop—osed，itadoptstheDC／DCconverterwithintegratedmagneticstructure．Theconverterusingmagneticintegratio

4、ntech—nologyintegratesthreeinductorsintoasinglecore，whichincludetheresonantinductorsandanisolationtransformer．NotonlytheFESScansupplytheshortfallelectricityofmicro—grid，butalsocanstabilizethevoltageofDCbusandcanimprovepowerqualityandreliability．Finallya10kWprototypewith460～560Vin

5、putand320Voutputisbuilt．Throughexperimentalanalysis，theprogramhasthelesscomponents，smallersizeetc，canreducethecurrentrippleefectively，andsuitableforhighpowerapplications．Keywords：converter；integratedmagnetics；flywheelenergystorageFoundationProject：SupportedbyHunanProvinceUniversi

6、tyInnovationPlatformOpenFundProject(No．14K001)；ChangshaScienceandTechnologyProject(k1403041—11)．1引言双向DC／DC变换器作为FESS与配网之间电能传输的纽带，是FESS高效、稳定运行的重要环微网电源受众多不确定性因素的影响．会出节。在大功率场合，使用的电感元件体积较为庞现电能缺额、供需失衡、电能质量下降等问题。目大，无疑会给变换器安装带来不必要的麻烦[4-51。前，解决上述问题最主要的方法为，在微网中配置磁集成技术是将多个磁性元件集成到一个EE／EI不问断电

7、源(UPS)【”。传统的UPS多采用化学蓄电磁芯中，通过集成元件之间的耦合，改变了原有电池，但在频繁的储能、释能循环中，蓄电池的使用路的结构，并保留其原有功能『6]。寿命急剧下降，并不实用[21。FESS相较化学蓄电针对上述问题，这里提出了一种基于磁集成池，储能密度和功率密度更高，使用寿命更长：相技术的FESS。并给出了详细的拓扑结构。该系统比于超级电容，可靠性更高，安置更加方便。因此，能弥补微网中出现的电能缺额、平抑供需失衡。同利用飞轮储能充放电时间短、放电功率大等特点．时采用磁集成技术，有效地减小了变换器体积、降更加有效地提高了供电的可靠性[3]。低

8、了制造成本。最后制作了10kW，460～560V输基金项目：湖南省高校创新平台开