直流微电网中双向变流器的研究
双向变换器工作原理
双向变换器工作原理
双向变换器是一种电力电子设备，其工作原理是可以实现能量在两个方向之间的双向转换。
这种设备通常用于将能量从一个电源转移到另一个电源，可以实现直流到交流、交流到直流、直流到直流等多种能量转换方式。
双向变换器通常由开关器件（如晶闸管、MOSFET等）、控制电路和滤波电路组成。
在工作时，当一个电源需要向另一个电源输送能量时，控制电路会控制开关器件的导通和关断，使得能量可以流动到需要的方向。
而当需要反向输送能量时，控制电路会调整开关器件的工作状态，使能量可以在另一个方向上流动。
双向变换器的工作原理可以根据其具体的拓扑结构来进行进一步的分析。
常见的双向变换器拓扑包括全桥变换器、半桥变换器、双向升压变换器等。
每种拓扑结构都有其特定的工作原理和适用场景。
另外，双向变换器还可以应用于多种领域，例如电动汽车、太阳能发电系统、储能系统等。
在这些应用中，双向变换器可以实现电能的高效转换和灵活控制，提高能源利用率和系统的稳定性。
总的来说，双向变换器的工作原理是通过控制开关器件的导通和关断，实现能量在两个方向之间的双向转换。
它在能源转换和控制领域具有广泛的应用前景，对于提高能源利用效率和促进可再生能源的发展具有重要意义。
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：双向全桥DC-DC变换器是一种常见的功率电子拓扑结构，广泛应用于电力系统中的直流电-直流电转换。
它能实现双向能量流传输，具有高效率、高稳定性和快速响应的特点。
但是在实际应用中，由于电力系统的复杂性和双向全桥DC-DC变换器自身的非线性特性，其建模和调制方法一直是一个研究热点和挑战。
一、双向全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双向全桥DC-DC变换器是由两个全桥逆变器和一个LC滤波器组成的，其基本结构如下图所示。
通过控制全桥逆变器的开关器件，可以实现能量的双向传输。
当需要从直流侧向交流负载供电时，将控制信号输入到逆变器，逆变器将直流电压转换成交流电压，并通过滤波器输出给负载；当需要将交流负载中的能量反馈到直流侧时，同样可以通过逆变器将交流电压转换成直流电压，再通过滤波器输出给直流侧。
1. 传统建模方法双向全桥DC-DC变换器的建模方法可以分为传统方法和基于深度学习的方法。
传统方法主要是基于电路方程的数学模型，包括控制部分和电气部分两个子系统。
电气部分的建模可以采用平均值模型、时域模型或频域模型等不同方法。
这些模型通常是基于理想元件和理想环境下的假设条件，不能完全准确地描述实际工作状况。
2. 深度学习建模方法近年来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的建模方法逐渐受到关注。
深度学习可以通过大量数据的学习和训练，构建出更为复杂和精确的模型，能够更好地拟合实际工作状况。
对于双向全桥DC-DC变换器建模而言，深度学习方法可以更好地处理其非线性特性和复杂动态响应，提高建模的准确性和适用性。
传统的双向全桥DC-DC变换器调制方法主要包括PWM调制和谐波消除调制。
PWM调制是通过调节逆变器的开关器件的占空比，控制输出波形的幅值和频率；谐波消除调制则是通过消除输出波形中的谐波成分，提高输出波形的质量。
基于深度学习的调制方法可以进一步提高双向全桥DC-DC变换器的调制精度和性能。
双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析
双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析一、本文概述本文旨在对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器进行深入研究，并探讨其功率回流特性。
随着电力电子技术的快速发展，DCDC变换器作为能源转换与管理的核心组件，广泛应用于电动汽车、可再生能源系统、数据中心等众多领域。
其中，双向全桥DCDC变换器因其高效率、高功率密度和灵活的能量双向流动特性而受到广泛关注。
双重移相控制策略作为一种先进的调制方法，能够有效优化双向全桥DCDC变换器的性能。
它通过独立控制两个桥臂的移相角，实现输出电压和电流的精确调节，同时提高变换器的整体效率。
然而，双重移相控制策略也带来了复杂的功率回流问题，即在变换器工作过程中，部分功率会在不同桥臂之间回流，导致能量损失和效率下降。
因此，本文将对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器的功率回流特性进行深入分析。
我们将建立变换器的数学模型，明确功率回流产生的机理和影响因素。
然后，通过仿真和实验验证，研究功率回流对变换器性能的影响程度，并提出相应的优化措施。
我们将总结双重移相控制策略在双向全桥DCDC变换器中的应用前景，为相关领域的研究和实践提供参考。
二、双重移相控制的双向全桥DCDC变换器基本原理双重移相控制的双向全桥DCDC变换器是一种高效、灵活的电能转换装置，能够实现双向的电能传输和功率回流。
其基本原理在于通过两个独立的移相控制策略，分别控制全桥变换器的两个桥臂，从而实现输入与输出之间的电压和电流的灵活调节。
变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包括四个开关管，通过控制开关管的通断状态，可以实现电能的输入和输出。
双重移相控制策略则通过独立控制两个全桥电路的移相角，实现电能的高效转换。
在功率回流过程中，双重移相控制策略可以有效地调整回流电流的大小和方向，从而实现功率的高效回流。
具体而言，当变换器工作在逆变状态时，通过调整移相角，可以控制回流电流的大小和方向，使其与输入电流相匹配，从而实现功率的高效回流。
微电网系统的储能双向变流器控制技术研究
微电网系统的储能双向变流器控制技术研究摘要：本文从储能双向变流器在微电网中的实际应用出发，详细介绍了储能双向变流器的工作原理、控制方案等内容，并提出了一种新型的拓扑系统结构，分别针对并网运行控制、离网运行控制，以及并离网切换等过程的控制方法和流程进行了详细解析。
在此基础上，通过100kW储能双向变流器的运行试验，验证了变流器同期并网、主动离网、被动离网三个过程的运行性能。
试验结构表面，采用了控制方法及控制策略的储能双向变流器能量双向流动，又满足储能系统与电网之间动态匹配以及功率调节和状态切换，各方面性能优异，在实际应用上具有理论指导意义和推广价值。
关键词：储能双向变流器、清洁能源、微电网、分布式发电1、引言本文阐述了储能双向变流器是应用在储能环节，是风光储分布式发电微电网系统的核心关键设备。
储能双向变流器以双向逆变为基本特点，具有削峰填谷、应急电源、无功补偿、电能质量控制等功能且适合智能电网建设的并网变流器。
该设备能有效调控智能电网中的电力资源，很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，保障电网安全；能够在并网系统、孤岛系统和混合系统等不同的场合下应用，适用于各种需要动态储能的应用场合，电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出，同时在微网中起到主电源作用，稳定微电网中的电压和频率。
双向储能变流器是储能技术运用的主要前提和实现电网互动化管理的有效手段。
2、工作原理储能双向变流器主要由控制单元、直流单元、双向变流单元、连接电抗器和变压器等组成。
控制单元根据能量管理系统控制指令，通过DSP产生一系列空间矢量脉冲调制信号（SVPWM），驱动双向变流单元工作，使储能系统并网时具有较高动-稳态充放电控制性能；作为微网主电源运行时，提供稳定的电压和频率；采用功率环、电压环和电流环的三环控制策略，保证P-Q控制和V-F控制两种控制方式之间的快速平滑切换。
储能变流器既满足能量双向流动，又满足储能系统与电网之间动态匹配以及功率调节和能量转换。
直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略
直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略随着新能源技术的快速发展，微网作为一种智能电网系统，正受到越来越多的关注。
直流微网作为微网的一种形式，其优点在于具备高效性、稳定性以及更好的可控性。
但是，直流微网中存在环流问题，因此，必须采用适当的控制策略来抑制这种环流现象。
本文将从直流微网的基本架构、环流控制问题以及并联变流器的应用等方面，对可抑制环流的并联变流器控制策略进行详细讨论。
1.直流微网基本架构和环流现象直流微网是一种基于直流电网连接的小规模电力系统，包括发电机、负荷、储能装置和直流母线等主要组成部分。
其中，发电机和负荷的连接通过并联变流器实现，而储能装置则通过逆变器实现。
直流微网中的环流问题是由于并联变流器工作时，由于在负载变动过程中，可能会产生电流，导致环路电流的流动而形成的。
由于环路电流的存在，会造成直流微网系统的能量损失，降低微网系统的运行效率，因此对其进行抑制是非常必要的。
2.环流控制问题对于直流微网中的环流问题，可以从两个方面进行控制，一是硬件层面，通过合理的系统设计和选型，降低环路电流的存在，二是软件层面，通过电流控制和电压控制等方法进行环流控制。
硬件层面在直流微网的设计中，需要考虑环流的抑制因素。
为了降低环路电流的存在，需要选择合适的功率器件以避免不必要的损耗；同时应该使用合适的电阻器、电感器、电容器等连接元件，来保证电路的稳定性和可靠性。
另外，通过选择合适的电源、负载或储能装置也可以降低环路电流的存在。
软件层面在直流微网软件控制层面，可以通过电压控制或电流控制等方法，对环流进行控制。
一般来说，多数控制策略都是基于电流控制的方式进行的，因此本文重点介绍电流控制策略。
电流控制策略电流控制策略主要是通过控制并联变流器的输出电流大小和方向，实现对直流微网中环路电流的抑制。
其中，最常用的电流控制策略是基于“直接电流控制”和“间接电流控制”两种方式进行。
直接电流控制直接电流控制是指，在并联变流器控制器中，通过电流传感器实时测量电流，得出负载电流和环路电流，然后直接控制输出电流大小和方向，以抑制环路电流的存在。
直流微网双向DCAC变流器的协调控制
第55卷第5期2021年5月电力电子技术Power ElectronicsVol.55, No.5May 2021直流微网双向DC/A C变流器的协调控制杨晋升•，唐芬吴学智\刘京斗1(1.北京交通大学，国家能源主动配电网技术研发中心，北京100044;2.北京电动车辆协同创新中心，北京100044)摘要：直流微网并网运行时，常通过多个双向DC/AC变流器实现与大电网的互联。
为实现该工况下系统稳定运行并解决多台双向DC/AC变流器并联功率分配问题，提出了一种双向DC/AC变流器的交流功率-直流电压下垂控制方法。
该方法通过测量变流器交流侧有功功率，按照预设下垂曲线调节直流侧电压指令值，实现直流微网与电网功率双向流动，以及多台双向DC/AC变流器的协调运行。
其次，建立了所提控制方法的小信号模型，分析了下垂系数对系统稳态及动态性能的影响。
最后，仿真与实验结果表明，所提控制策略可按照预设下垂曲线调节直流母线电压和进行多台双向变流器功率分配，快速响应上层调度指令以及直流微网内功率变化，具 有较好的动稳态性能。
关键词：变流器；直流微网；下垂控制中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1000-100X(2021)05-0113-04Coordinated Control of Bidirectional DC/AC Converters in DC Microgrid Y A N G Jin-sheng1, T A N G Fen1-2, W U Xue-zhi1, LIU Jing-dou1Beijing Jiaotong University, National Active Distribution Network Technology Research Center,Beijing100044, China)Abstract ：When the DC microgrid is connected to the grid,multiple bidirectional DC/AC converters are often used to achieve interconnection with power grid.In order to achieve stable operation of the system under this working condition and solve the power distribution problem of multiple bidirectional DC/AC converters in parallel,an AC power-DC voltage droop control of bidirectional DC/AC converter is proposed.This method regulates the DC side voltage reference according to a preset droop curve and measured AC-side active power to realize bidirectional power flow between DC microgrid and power grid,and the coordinated operation of multiple bidirectional DC/AC converters.Secondly,a small signal model of the proposed control method is established,and the influence of the droop coefficient on system steady and dynamic performance is analyzed.Finally,the simulation and experimental results show that the proposed control strategy can adjust the DC bus voltage and achieve power distribution of multiple bidirectional converters according to the preset droop curve,quickly respond to upper-level dispatch commands and power changes in the DC microgrid,presenting good dynamic and steady performance.Keywords ：converters；direct current microgrid；droop controlFoundation Project：Supported by China Southern Power Grid Co.,Ltd.Science and Technology Project(N〇.090000KK52180104)l引言直流微网可有效减小直流电源和负荷接入时 的转换次数，在效率、电能质量方面具有明显优势，随着新型供用电设备的直流化，直流微网成为了 未来重要的组网形式lu。
双向变换器工作原理
双向变换器工作原理双向变换器（bidirectional converter）是一种电子器件，用于实现直流电能在两个电路之间的双向转换。
它能够将直流电源的电能转换为适合于不同电压和电流的直流输出，并且能够在需要时将能量从负载返回到电源，实现能量的双向流动。
双向变换器的工作原理基于电力电子器件的开关控制和能量存储元件的运算。
其核心是开关电路，通常由功率场效应管（MOSFET）或者硅控整流器（SCR）等开关器件构成。
在正向变换模式下，输入直流电源的能量通过开关电路和能量存储元件转换为适合负载的电能。
在这个过程中，开关电路周期性地调整开关的通断状态，控制能量的流向和波形。
能量存储元件，例如电感和电容，存储和释放能量，并提供与负载匹配的电压和电流。
在反向变换模式下，当负载具有能源回馈能力时，双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
在这种情况下，开关电路以相反的方式工作，将电能从负载接回，并通过能量存储元件和开关器件转换为适合电源的直流电能。
双向变换器还包含控制回路和保护电路。
控制回路负责监测和控制开关电路的工作状态，以确保稳定的变换效果和保护负载和电源。
保护电路则负责监测并防止过压、过流、过温等异常情况的发生，以确保设备的安全运行。
双向变换器的工作原理可以通过如下示意图更直观地理解：输入直流电源──── 开关电路──── 能量存储元件──── 负载↑ ↑└───────────────── 反向变换模式─────────────┘在正向变换模式下，开关电路以一定频率进行开关操作，控制能量的流动方向。
能量存储元件存储和释放能量，以匹配负载的需求。
负载从能量存储元件获得适合的电压和电流，实现能量的输出。
在反向变换模式下，当负载具有回馈能源的能力时，双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
开关电路以相反的方式操作，将电能从负载接回，并将其转换为适合电源的直流电能。
能量存储元件负责辅助能量的存储和释放，以平衡负载和电源之间的能量流动。
交直流混合微电网互联变流器控制策略研究
交直流混合微电网互联变流器控制策略研究摘要：近年来，我国社会快速发展，对电力的需求量不断增加，对其要求也不断提升。
互联交流器是交直流混合微电网的重要部分，能够有效提高电网系统的运行效率，提高电网运行的动态性能。
相关部门要高度重视起来，结合微电网发展的需求，对系统结构进行分析，加强对交流、直流微电网的下垂控制，提高滞回控制的效率，降低安全问题发生的可能性，提高系统运行的稳定性。
本文是基于交直流混合微电网互联变流器控制策略研究来展开论述的。
关键词：交直流；微电网；仿真控制；控制策略引言：我国电网系统快速发展，分布式发电技术的应用越来越普遍，分布式电源逐渐集成互联的形式，组成微电网系统。
微电网系统可以分为直流以及交流两种形式，直流微电网的转化率较高，控制较为简单，系统的可靠性较高，受到了人们的广泛青睐，是未来微电网发展的趋势。
传统的交流微电网系统发展到了一定程度，能够与直流式电网共存，有效提高了能源的利用率。
针对这一情况，相关部门要高度重视起来，采取有效的控制策略，提高系统运行的稳定性，满足社会发展的需求。
本文主要从系统结构与子微网控制、ILC控制策略以及仿真控制策略三个方面来展开进一步论述的。
1系统结构与子微网控制1.1系统结构该系统中一种较为典型的拓扑就是交直流混合微电网，主要由三个部分组成，即直流、交流以及互联变流器组成。
在这之中，交流母线可以充分利用静态开关，开展并网以及离网等工作。
子微网拥有各自独立的微源、储能以及负载等，在一定程度上系统在运行过程中的转换率，减少电能的损耗，实现可持续性发展的目标。
交流的子微网当中，直流微源主要是利用DC/AC转换器，交流微源则利用AC/AC转换器，通过其实现与交流母线的连接，交流的则通过直流微源主要是利用DC/DC转换器，交流微源则利用AC/DC转换器，通过其实现与直流母线的连接。
ILC是子微网中必不可少的元件，对微电网进行协调，使其功率达到平衡的状态，提高系统运行的稳定性。
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曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书
（根据学位论文类型相应地在“□”划“√”） 《直流微电网中双向变流器的研究》系本人在曲阜师范大学攻读博士□ / 硕士□学位期间，在导师指导下完成的博士□ /硕士□学位论文。本论文的研 究成果归 曲阜师范大学所有，本论文的研究内容 不得以其他单位的名义发表。 本人 完全了解 曲阜师范大学关于保存、使用 学位论文的 规定 ，同意学校保留 并向 有关 部门送 交论文的 复印件和 电子版本，允许 论文 被查阅和借阅 。本人 授权 曲阜师范大学， 可以采用影印或其他复 制手段保存 论文，可以公开发表 论文的全 部或部分内容。
分类号：TP273
学校单位代码：10446
硕 士 学 位 论 文
论文题目： 直流微电网中双向变流器的研究
研 究 生 姓 名 ： 刘兰枚 学 科 、 专 业 ： 控制理论与控制工程 研 究 方 向 ： 光伏发电及新能源
导师姓名、职称 ： 孔祥新 副教授 论 文 完 成 时 间 ： 2013 年 4 月
第二章 微电网中双向变流器的 结构、原理和控制 策略 ......................................... 6
As the growing of power demand, shortage of power becomes more and more significant. Therefore, with the advantages of high power factor and the two-way flow of power, the bidirectional converter is widely used in many areas such as active power filter and the grid-connected power generation of renewable energy. Compared with the uncontrolled or phase controlled converter, the PWM converter is the really green power conversion device. On account of the rapid development of the power electronic control technology, large – scale integrated circuit and the automatic control theory, micro controller which makes high-speed microprocessor as the core will become the main trend in the development of converter. A bidirectional three-phase voltage source PWM converter with TMS320F28335 as main control chip for DC Microgrid was studied and designed in this paper mainly from the following several aspects: (1) According to its topology, the principle and operation mode of the bidirectional converter were analyzed in details. On this basis, its mathematical model and control strategy were given, the direct current control technique was adopted as well as the voltage and current double closed loop control method, and the PID parameters were analyzed and calculated. (2) The hardware of converter was designed. Based on the calculation of parameters, the components of main power circuit were selected. The signal detection and modulation circuit and IGBT driving circuit with DSP TMS320F28335 as control chip were analyzed and designed. (3) The whole system was simulated and verified using Matlab/Simulink software. (4) The program flow chart of bidirectional converter was planned and designed, and the corresponding software was programmed. (5) A control experiment platform was prefabricated and established for actual debugging to verify the correctness of the system.
作者签名： 导师签名 ：
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摘 要
近年来大电网的连锁故障频繁发生，以致其难以满足用户对电能的安全性和稳定性的 要求，同时随着可再生能源的发展，微电网已成为研究热点。微电网控制技术可将多种微 型电源有效的组合在一个系统中，既可以并网运行也可以脱离大电网孤岛运行，从而达到 提高电力系统的安全性和灵活性的目的。因此，微电网与传统电网相结合也被国内外专家 一致认为是电力系统的发展趋势。微电网有直流型和交流型微电网之分，其中直流微电网 以其并网 简便等优势将越 来越受到重视。而 直流微电网中最关 键的设备是连 接直流微电 网和公共交流电网的双向变流器。 随着电力需求的日益增长，电力紧缺问题越来越显著，因此在直流微电网中双向变流 器以其功率因数高、能量双向流动等优势在有源电力滤波、可再生能源的并网发电等领域 得到广泛应用。与不可控或相控变流的传统变流器相比，PWM 变流器可谓是真正意义上 的绿色环保的电力变换装置。鉴于电力电子变流控制技术、大规模控制集成电路及自动控 制等理论的快速发展，以高速运算率的微处理器作为控制核心的微控制器将变为变流器发 展的主要趋势。 本文以 TMS320F28335 为主控芯片，设计研究了用于直流微电网的三相电压型 PWM 双向变流器。主要从以下几方面进行了分析研究： （1 ）根据双向变流器的拓扑结构对其工作原理和运行方式进行了详细分析，在此基 础上给出了系统的数学模型和控制策略，采用直接电流控制技术和电压电流双闭环控制方 式，且对 PID 调节参数进行了分析计算。 （2 ）对变流器的硬件电路进行了设计。通过计算主电路元器件的参数确定了元器件 的选型， 并以 TMS320F28335 型 DSP 作为控制芯片分析设计了系统的信号检测及调理电路 及 IGBT 驱动电路等。 （3）利用 Matlab/Simulink 软件对整个系统进行了仿真验证。 （4）规划设计了双向变流器的程序流程图，并编写了相应软件程序。 （5）制作并搭建了控制实验平台进行实际调试已验证系统的正确性。
Key words:
Migrogrid, Bidirectional PWM converter, Voltage source, DSP28335, Power factor
II
目录
第一章 绪论 .......................................................................................................................... 1
1.1 本课题的研究目的和意义 ............................................................................................ 1 1.2 国内外双向变流器的发展现状.................................................................................... 4 1.3 本文的主要研究内容 ................................................................................................... 5
曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明
（根据学位论文类型相应地在“□”划“√”） 本人郑重声明：此处所提交的博士□ /硕士□论文《直流微电网中双向变 流器的研究》，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读博士□ /硕士□学 位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包含他 人已 经发 表或撰写 的研究成果。对 本文的研究工作做出 重要贡献 的个 人和集体， 均已在文中以明确的方式注明。本声明的 法律结果将完全由本人承担。