三端口半桥变换器的可独立再生的电力系统系列..docx

三端口半桥变换器的可独立再生的电力系统系列摘要：一种系统的方法来产生三端口半桥变换器（TPHBCS）接口的可再生源，一种储能电池，并提出了一个独立的可再生能源负荷的电力系统应用。在变压器中存在直流偏置电流，半桥变换器的主要电路可以看作为是一个同步整流的降压变换器，通过功率流动方向可以在可再生能源和电池当中配置，其中电池是一个并联连接的独立的电容器。为了使电压在三端口的任何两个端口之间独立调节，一种快速、同步、各种各样的可实现调节被提出。结果，一系列的三端口半桥变换器的一些简单的拓扑结构和控制，电气设备数量的减少和任意两端口单机功率的转换等优点被展现出来，一个同步整流的三端口半桥变换器被作为一个列子来验证所提出的方法并且实验结果也再次验证了三端口半桥变换器的工作原理。这种拓扑结构的理念被进一步扩展，一些新奇的三端口变换器进行不同的用途。关键词：反激式变换器 半桥变换器 再生电力系统 三端口转换器 拓扑结构说明可再生能源，例如太阳能、潮汐能、风能在自然界中都是间歇性的，燃料电池系统的特点也是缓慢的暂态响应。为了刚好的提供负载，储能元件像电池或者超级电容，作为一种能量运作的缓冲，通常在独立的可再生能源中是需要的，其中几个独立的直流直流转换器按常规采用[1]，如图1（a）所示，它的缺点是高成本、低效率，由于多阶段的转换。为了更好地饿衔接可再生能源、储能元件和负载下，一个及承诺的三端口转换器（TPC）如图1（b）所示将是很好的一个参考[2]-[4]。详细比较二者的解决方案，已在[4]中给出，它表明了这种集成的三端口转换器具有较高的系统优势、更高的效率、更低的成本、更快的反应以及紧凑的包装便于集中控制。由于它显著的优点，像更低的消耗和紧凑的结构，统一的电力管理接口，并且最近许多低成本、多端口的转换器已经被提出用作不同的用途，如混合电动车辆[4]-[9],燃料电池和电池系统[10]-[12]，航空航天动力系统[13]，[14]，电池组备用[15]- [20]，和混合能源储存系统[21]。许多技术已经被用来提供多端口接口。其中最简单的方法就是对一个共同母线接几个阶段的转换器[3],[4]，它不是一个集成的转换器，因为只有极少数设备是共享的，许多集成的三端口转换器是由半桥或者全桥拓扑结构通过磁耦合在通过高频电压器集成的[9]-[12]。然而，这些转换器利用了大量的开关，导致复杂的驾驶和控制电路，并可能降低性能的集成转换器。在[13]-[16]中，一个三端口拓扑生成是通过引入中间分支，由一个开关和二极管组成，在半桥转换器（HBC）中很好的表现出来。这种方法是在[18]进一步发展分时的概念，提出了综合的多拓扑结构。半桥变换器是一个隔离的最基本的拓扑结构，它主开关通常是交替操作或者补充的。而在半桥变换器输入电容可以是作为电压源和它们的电压可以被两个充电并排放下。这是一个暗示，我们可以建立一个TPC从HBC如果我们并行连接的存储元件，如电池，随着HBC的分压电容，因为电池可以充电或放电，通过控制主开关的HBC。本文的主要贡献是提出一个系统生成三端口半桥变换器的方法（TPHBC）基于功率流分析接口之间和控制功率流，并找到一系列的综合与简单的拓扑结构和控制的优点，TPHBCS，高集成度，设备数量减少，单级任何三个端口之间的功率转换。论文组织如下。在第二部分介绍生成三端口半桥变换器的基本思路被提出，一个同步调节TPHBC作为详细地分析了实例，验证了该方法的部分将在第三节介绍，实验结果的验证将在第四节展现，在第五节中将进一步进行该三端口半桥变换器拓扑结构的拓展。最后将在第六节进行总结。功率流负载电池光电池（a）三端口变换器单向直流变换器双向直流变换器（b）图1一个独立的可再生能源发电系统解决方案：（a）具有多个独立的转换器和（b）一个TPC。图2.TPHBC生成过程降压半桥三端口半桥变换器的推导A、理想的三端口半桥变换器电流分析考虑到有三个独立的功率流光伏发电系统：1）从光伏到负载，2）从光伏电池到电池3）从电池到负载，如图1（b），为了得到TPC，三功率流的路径应该是首先配置，参考如图2所示。其中变压器被建模为磁化电感Lm与理想变压器并联，从光伏到负载的功率流由半桥提供最初的拓扑结构。可以看见有一个双向开关电池，采用磁化电感变压器LM为滤波电感，寄生在主要的HBC的一面，所以电池并联一个的输入电容C2是通过PV操作双向开关单元作为同步降压（降压）整流，然后从光伏电池到负载的功率流就形成了。然后，我们发现，从电池的功率流的负载也通过了–反激变换器（FFC）[22]。如图2所示，实际上三端口半桥变换器是由同步降压整流变换器和反激式变换器集成而来。 从图2看出，TPC是通过配置导出三功率流路，其中一个单级功率转换可以在这三个端口之间的任何2个中实现。作为一个T