【摘 要】
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LLC谐振变换器因良好的软开关特性,易于集成,在未来能源发展战略中具有明显的优势,被广泛应用新能源发电系统中,尤其在大功率光伏以及大功率风力发电系统中都占有重要地位。在大功率应用场合,传统LLC谐振变换器会出现扩容问题,常引入交错并联技术实现各相功率的均匀传输,以减小变换器功率元件的电流应力。由于各相变换器之间谐振元件的参数差异导致谐振腔不一致,进而造成各相之间的电流分配不平均,降低了变换器工作的
【基金项目】
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新能源发电系统用交错并联磁集成双向LLC谐振变换器的研究,国家自然科学基金委员会—山西省人民政府煤基低碳联合基金,编号:U1510128;
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LLC谐振变换器因良好的软开关特性,易于集成,在未来能源发展战略中具有明显的优势,被广泛应用新能源发电系统中,尤其在大功率光伏以及大功率风力发电系统中都占有重要地位。在大功率应用场合,传统LLC谐振变换器会出现扩容问题,常引入交错并联技术实现各相功率的均匀传输,以减小变换器功率元件的电流应力。由于各相变换器之间谐振元件的参数差异导致谐振腔不一致,进而造成各相之间的电流分配不平均,降低了变换器工作的可靠性,因此多相变换器并联运行过程中,保证各相之间电流均衡输出是并联LLC谐振变换器的关键问题之一。本文以两相交错并联LLC谐振变换器为研究对象,提出一种基于补偿电容的交错并联LLC谐振变换器自动均流方法。本文首先从全桥LLC谐振变换器的工作原理以及特性出发,应用基波等效分析法对单相LLC谐振变换器数学模型进行系统搭建,得到电压增益以及等效电阻的数学表达式及等量关系式。以两相并联LLC变换器为例,阐述两相变换器的主要工作过程,对两相LLC谐振变换器的工作模态进行介绍并分别分析了谐振电感、谐振电容以及励磁电感单参数出现误差以及组合参数出现误差时对变换器均流特性的影响,从理论上推导出谐振参数不同造成的系统出现严重不均流现象的根本原因。其次提出一种基于补偿电容的交错并联LLC谐振变换器,以两相为例通过补偿电容与谐振电容构成谐振腔实现自动均流,介绍了补偿电容能实现均流的基本原理,绘制了不平衡度与补偿电容大小的关系曲线,最后通过理论推导计算出补偿电容大小的关系式,从理论上说明了该方法具有良好的均流效果。最后通过PSIM仿真分别验证了两相交错并联结构中,带有补偿电容的LLC谐振变换器在组合误差最严重情况下,各相之间能实现较好的均流效果。并且搭建了一台存在组合参数偏差且带有补偿电容的两相交错并联LLC谐振变换器实验样机,验证了补偿电容以及谐振参数设计的正确性和补偿电容均流方案的有效性,并对样机的效率进行测试,得出加入补偿电容样机的效率曲线与无补偿措施的样机效率对比,得出变换器在加入补偿电容之后仍能保持高效率的优势。该论文有图49幅,表5个,参考文献51篇。
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