CN106787752A - 基于三相双主动桥式dc‑dc变换器的光伏并网系统 - Google Patents

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严干贵
李泳霖
贾祺
张津豪
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Abstract

本发明是一种基于三相双主动桥式DC‑DC变换器的光伏并网系统，其特点是，包括一个三相DAB变换器与光伏阵列电源相连接；三相DAB变换器由十二个半导体开关、四个直流电容、三个高频电感和一个三相高频变压器T构成：半导体开关由IGBT或MOSFET构成；三相高频变压器采用Y‑Y接线形式，工作频率均大于50Hz。三相DAB变换器采用传统移相控制，每个桥臂的导电角度为180°，同一半桥上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°，通过控制方波之间的相角就可以控制加在串联电感两端电压的大小和流向。光伏并网系统中三相DAB变换器可使电气隔离，保证光伏阵列电源的安全运行。

Description

基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统
技术领域
本发明涉及光伏并网发电领域，是一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器(Dual-Active-Bridge，DAB)的光伏并网系统。
背景技术
太阳能资源丰富、可持久续用，是目前具有大规模商业化开发潜能的可再生能源之一，许多国家已经做出大规模开发太阳能发电的决策和规划。截止2015年9月底，全国光伏电站累计装机容量达到31.7GW，全球光伏电站累计装机容量达200GW，预计2017年累计装机容量将超过450GW。随着太阳能资源持续的开发利用，对于开展大规模友好型、安全型、灵活型光伏并网系统的研究具有重要的意义。
常见的大规模光伏并网系统可分为集中式、组串式、集散式三种结构。其中：集散式光伏并网结构介于集中式和组串式之间，每一串光伏阵列连接一台DC/DC变换器，可独立进行最大功率追踪控制。多台DC/DC变换器的输出端连接到一台大功率DC/AC逆变器。与集中式结构相比，可提高发电效率。与组串式结构相比大功率DC/AC逆变器工作效率高，成本低。但集散式结构中DC/DC变换器为非隔离型变换器，输入输出电流脉动大，易产生电磁干扰，且不能提供电气隔离，不利于光伏阵列的安全运行。
为此，提出一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网发电系统，该系统主要由光伏阵列与三相DAB变换器构成。三相DAB变换器的使用可在电气结构上带来高频隔离的好处，保证光伏阵列的安全运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网发电系统，提高光伏并网系统的功率密度，保证光伏阵列的安全运行。
解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统，其特征是，它包括一个三相DAB变换器与光伏阵列电源相连接；所述的三相DAB变换器由十二个半导体开关S1～S6及Q1～Q6、四个直流电容C1～C4、三个高频电感L1～L3和一个三相高频变压器T构成：所述的半导体开关S1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P1构成第一个桥臂，所述的半导体开关S3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P2构成第二个桥臂，所述的半导体开关S5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P3构成第三个桥臂，所述半导体开关S1、S3、S5的集电极与直流电容C1的正极及光伏阵列电源U1的正极相连；半导体开关S4、S6、S2的发射极与直流电容C2的负极及光伏阵列电源U1的负极相连；公共连接点P1、P2、P3分别与高频变压器T的A、B、C三相高压侧绕组串联连接；所述的半导体开关Q1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P4构成第四个桥臂，所述的半导体开关Q3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P5构成第五个桥臂，所述的半导体开关Q5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P6构成第六个桥臂，所述的半导体开关Q1、Q3、Q5的集电极与直流电容C3的正极相连；所述的半导体开关Q4、Q6、Q2的发射极与直流电容C2的负极相连；公共连接点P4、P5、P6分别与高频电感L1、L2、L3以及高频变压器T的A、B、C三相低压侧绕组串联连接；所述的第一至第六个桥臂的结构相同，所述的半导体开关S1～S6及Q1～Q6由IGBT或MOSFET构成；三相DAB变换器采用传统移相控制；三相高频变压器采用Y-Y接线形式，工作频率大于50Hz；高频电感的电感量大于等于零。
采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用高频隔离型方案，可以有效缩小变流器体积，提高功率密度；
(2)本发明的高频变压器可以提供电气隔离，保证光伏系统的安全运行；
(3)科学合理，适用性强，效果佳。
附图说明
图1是本发明的基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统的拓扑结构图；
图2三相DAB变换器在传统移相控制下0<D<1/3时的工作原理图；
图3是三相DAB变换器在传统移相控制下1/3<D<2/3时的工作原理图；
图4是三相DAB变换器的传输功率调节曲线图；
图5是本发明的的基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统控制策略框图；
图6是光伏阵列所受光照度变化图；
图7是光伏阵列输出电压变化图；
图8是光照度S＝1000时三相DAB变换器工作波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细叙述。
如图1所示，本发明的基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统，包括一个三相DAB变换器与光伏阵列电源相连接；所述的三相DAB变换器由十二个半导体开关S1～S6及Q1～Q6、四个直流电容C1～C4、三个高频电感L1～L3和一个三相高频变压器T构成：所述的半导体开关S1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P1构成第一个桥臂，所述的半导体开关S3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P2构成第二个桥臂，所述的半导体开关S5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P3构成第三个桥臂，所述半导体开关S1、S3、S5的集电极与直流电容C1的正极及光伏阵列电源U1的正极相连；半导体开关S4、S6、S2的发射极与直流电容C2的负极及光伏阵列电源U1的负极相连；公共连接点P1、P2、P3分别与高频变压器T的A、B、C三相高压侧绕组串联连接；所述的半导体开关Q1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P4构成第四个桥臂，所述的半导体开关Q3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P5构成第五个桥臂，所述的半导体开关Q5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P6构成第六个桥臂，所述的半导体开关Q1、Q3、Q5的集电极与直流电容C3的正极相连；所述的半导体开关Q4、Q6、Q2的发射极与直流电容C2的负极相连；公共连接点P4、P5、P6分别与高频电感L1、L2、L3以及高频变压器T的A、B、C三相低压侧绕组串联连接；所述的第一至第六个桥臂的结构相同，所述的半导体开关S1～S6及Q1～Q6由IGBT或MOSFET构成；三相DAB变换器采用传统移相控制；三相高频变压器采用Y-Y接线形式，工作频率大于50Hz；高频电感的电感量大于等于零。
由于第一至第六个桥臂的结构相同，因此A、B、C三相的结构相同，本申请以A相功率由一次侧传输到二次侧为例进行分析：
三相DAB变换器采用传统移相控制，每个桥臂的导电角度为180°，同一半桥上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°，通过控制方波之间的相角，就可以控制加在串联电感两端电压的大小和流向。如图2、图3所示，三相DAB分为0<D<1/3和1/3<D<2/3两种不同的工作情况，其中U1、U2分别为两侧的直流电压，uh1为U1侧全桥的逆变输出电压；uh2为U2侧全桥的逆变输出电压折合到U1侧后的电压；n为变压器变比；Ths为半个开关周期；为半个开关周期内的移相角，D为半个开关周期内的移相比，0≤D≤1。
当0<D<1/3时，A相传输功率为：当1/3<D<2/3时，A相传输功率为：其标幺化传输功率P'随移相比D变化的曲线关系如图4所示。
所述的高频隔离变压器T的工作频率大于50Hz，可采用硅钢、铁氧体和纳米金等材料制作。
所述的串联电感L的电感量大于等于零，可以采用硅钢、铁氧体和纳米金等材料制作。
全桥变换器中的开关器件可以选用IGBT或MOSFET等常用的全开关器件。
所述系统其输出侧电压控制策略采用电压外环控制并加入MPPT控制，控制框图如图5所示。
实施例：
本发明的系统实施例中，一次侧输入电压600V，二次侧输出电压1000V，光照度为800，900，1000依次变化，开关频率10kHz，直流电容5000uF，串联电感0.0068mH，传输功率500kW；三相高频隔离变压器工作频率10kHz，变比0.6，容量500kW。
本实施例的效果：
如图6所示是本实施例系统所受光照度的变化，如图7所示是与光照度变化相对应的光伏电池板输出电压的变化，如图8所示是光照度为1000时系统中三相DAB两端电压波形和电感电流波形，其中一、二次侧电压波形为高频多电平波形。从图8中可以看出该系统工作正常。
本实施例验证了基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统的可行性。
本发明的实施例仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统，其特征是，它包括一个三相DAB变换器与光伏阵列电源相连接；所述的三相DAB变换器由十二个半导体开关S1～S6及Q1～Q6、四个直流电容C1～C4、三个高频电感L1～L3和一个三相高频变压器T构成：所述的半导体开关S1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P1构成第一个桥臂，所述的半导体开关S3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P2构成第二个桥臂，所述的半导体开关S5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P3构成第三个桥臂，所述半导体开关S1、S3、S5的集电极与直流电容C1的正极及光伏阵列电源U1的正极相连；半导体开关S4、S6、S2的发射极与直流电容C2的负极及光伏阵列电源U1的负极相连；公共连接点P1、P2、P3分别与高频变压器T的A、B、C三相高压侧绕组串联连接；所述的半导体开关Q1的发射极与半导体开关S4的集电极连接在公共连接点P4构成第四个桥臂，所述的半导体开关Q3的发射极与半导体开关S6的集电极连接在公共连接点P5构成第五个桥臂，所述的半导体开关Q5的发射极与半导体开关S2的集电极连接在公共连接点P6构成第六个桥臂，所述的半导体开关Q1、Q3、Q5的集电极与直流电容C3的正极相连；所述的半导体开关Q4、Q6、Q2的发射极与直流电容C2的负极相连；公共连接点P4、P5、P6分别与高频电感L1、L2、L3以及高频变压器T的A、B、C三相低压侧绕组串联连接；所述的第一至第六个桥臂的结构相同，所述的半导体开关S1～S6及Q1～Q6由IGBT或MOSFET构成；三相DAB变换器采用传统移相控制；三相高频变压器采用Y-Y接线形式，工作频率大于50Hz；高频电感的电感量大于等于零。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113346756A (zh) * 2021-05-26 2021-09-03 合肥工业大学 三相双向dc-dc变换器拓扑及移相控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104170231A (zh) * 2012-03-14 2014-11-26 亚琛工业大学 用于dc-dc转换器的电流调整
JP2015027196A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 新電元工業株式会社 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ装置
US20150109827A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 The Governing Council Of The University Of Toronto Dual Active Bridge With Flyback Mode
JP2016012969A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 新電元工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータの制御装置及びその制御方法
CN106033932A (zh) * 2016-06-24 2016-10-19 西安交通大学 三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104170231A (zh) * 2012-03-14 2014-11-26 亚琛工业大学 用于dc-dc转换器的电流调整
JP2015027196A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 新電元工業株式会社 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ装置
US20150109827A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 The Governing Council Of The University Of Toronto Dual Active Bridge With Flyback Mode
JP2016012969A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 新電元工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータの制御装置及びその制御方法
CN106033932A (zh) * 2016-06-24 2016-10-19 西安交通大学 三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113346756A (zh) * 2021-05-26 2021-09-03 合肥工业大学 三相双向dc-dc变换器拓扑及移相控制方法
CN113346756B (zh) * 2021-05-26 2022-11-11 合肥工业大学 三相双向dc-dc变换器拓扑及移相控制方法

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