[发明专利]一种用于微网的双向DC/DC变换器及偏磁数字抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微网的双向DC/DC变换器及偏磁数字抑制方法，属于微电网技术。

背景技术

开发和利用清洁而又高效的新能源，是21世纪人类面临的重要课题。微电网充分发挥了新能源的特点，是未来能源与环境的钥匙，新能源的利用将使微电网的建设出现高速发展期。储能技术对微电网的实现有重要作用，其应用在很大程度上解决新能源发电的波动性和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性，此外，储能技术在调频调压和改善系统有功、无功平衡水平，提高微电网稳定运行能力方面也具有一定的作用。其中蓄电池作为一种实用、环保、高效的能量存储装置，有着广泛的应用，而BDC变换器在蓄电池的充放电过程中起到了非常重要的作用，因而有着重要的研究价值。

传统单向DC/DC变换器只能将能量从一个方向传送到另一个方向，而BDC变换器，区别于传统的单向DC/DC变换器，能够实现能量的双向传输，即功率不仅能够实现输入端流向输出端，也可以从输出端流向输入端。如BDC的二端口示意图1所示，输入与输出端的电压极性不变，电流方向可以改变。

向DC/DC变换器最显著的优点是其可双象限运行，是典型的“一机两用”设备，不仅是在直流微网蓄电池充放电方面，像在不间断电源、通讯、电动汽车系统、计算机电源、航空航天电源系统等都有广泛的应用。尤其需要能量双向流动的应用场合可以极大的减轻系统的体积、成本和重量，但由于其控制方案的特殊性，存在着不可克服的变压器偏磁问题。变压器偏磁问题通常会造成磁芯损耗增加，降低变换器的转换效率，因此限制了功率等级的提高。此外，由于偏磁问题的存在，容易造成变压器磁通密度的单向饱和，励磁电流瞬间增大，开关管将被烧毁。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于微网的双向DC/DC变换器及偏磁数字抑制方法，在有效解决了效率降低和占空比减小等问题，同时不会增加额外的硬件。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于微网的双向DC/DC变换器及偏磁数字抑制方法，采用全桥移相式双向DC/DC拓扑结构，并使用数字积分器补偿方法对偏磁进行抑制；

在全桥移相式双向DC/DC拓扑结构中，为实现电压变换及电气隔离，将高频变压器接入到两个全桥变换单元之间，并将电感L与电阻R串联在高频变压器与和一次侧桥臂之间，在高频变压器一次侧直流输入端接蓄电池，在高频变压器二次侧直流输出端接直流微电网母线，其中电感L为串联电感及高频变压器漏感之和，具体结构为：

高频变压器原边侧的全桥变换单元：包括依次串联的功率管S₁、功率管S₂、功率管S₃和功率管S₄；记功率管S₄和功率管S₁之间的连接点为A，功率管S₂和功率管S₃之间的连接点为B，A依次连接电阻R、电感L、高频变压器原边和B，高频变压器的原边电压为V_P；记功率管S₁和功率管S₂之间的连接点为A’，功率管S₃和功率管S₄之间的连接点为B’，蓄电池连接在A’和B’之间，输入电压为V_in；

高频变压器副边侧的全桥变换单元：包括依次串联的功率管S₅、功率管S₆、功率管S₇和功率管S₈；记功率管S₆和功率管S₇之间的连接点为C，功率管S₈和功率管S₅之间的连接点为D，高频变压器副边连接在C和D之间，高频变压器的副边电压为V_P；记功率管S₇和功率管S₈之间的连接点为C’，功率管S₅和功率管S₆之间的连接点为D’，直流微电网母线连接在C’和D’之间，输出电压为V_out；