串联型直流母线电压缓冲器仿真研究文献综述

 2022-10-27 04:10

文献综述(或调研报告):

关于《串联型直流母线电压缓冲器仿真研究》的文献综述

在世界能源分布呈现明显的储采比有限,资源分布不均的当今社会,改善能源结构,提高能源利用率,开发可再生能源势在必行。太阳能光伏发电作为一种洁净、安全性好、可靠性高的新型能源受到普遍的重视与青睐。在光伏逆变并网过程中,由于直流侧和交流侧的瞬时功率不匹配,直流母线上将存在二倍工频的功率脉动[3][7][8]。若不加任何解耦措施,将会引起直流母线电压波动,增大开关器件的电压应力,增加额外的功率损耗。

功率解耦的方法包括无源解耦方法和有源解耦方法。无源方法采取在直流母线上并联大电解电容的方式,吸收直流母线上的脉动功率。但无源器件的尺寸和成本的增加限制了其实际适用性,且等效串联电阻器将产生更多的功率耗散,导致温度的升高和系统的寿命缩短。本文将对有源解耦方法、常用的电路拓扑以及控制策略进行具体的介绍。

1.主要内容

1.1有源解耦方法

有源功率解耦[1][3][10]的基本思想就是通过有源电路转移或抑制直流母线上的脉动功率,文献[1]提到有源解耦方法可以分为电源转换器自控制方法(self-control method,SCM)和电流纹波注入方法(current ripple insert method,CRIM)。SCM 利用功率转换器本身来提供脉动功率并将纹波降低,但是受系统框架的限制,当将 SCM 应用于具有不同拓扑的电源系统时,需要重新设计控制器,限制了其应用范围。而 CRIM 使用额外的器件来提供脉冲功率以减小纹波,适用于绝大部分拓扑结构,且可针对性的补偿某频次谐波。即使增加了设备成本,但其可靠性与便捷性还是使其广泛应用。本设计要求的功率为3kW,功率等级较低,选用电流纹波注入方法进行设计能够满足应用过程中可靠性与便捷性的要求。

1.2常用的电路拓扑

文献[2][8][9]介绍了多种传统的有源解耦的电路拓扑结构,包括Kjaer and Blaabjerg,Hu et al和Harb et al提出的拓扑结构。这几种拓扑结构中,解耦电路都是与母线电容器并联,母线电容器仍然是集储能与稳压两个功能于一体,并没有体现上文所说分离功能的最初目标。而文献[4][5][12]中所提到的拓扑结构是一种新型的有源解耦电路,如图1所示。

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