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三相交错式双向DC/DC储能变流器的研究(2)

北极星智能电网在线  来源:21IC    2012/4/10 14:06:04  我要投稿  

三相交错模式下,保持与单相模式相同的输入输出,并保持功率管的开关频率不变,3个功率管交替导通且互差120°,设其驱动波形占空比分别为D1,D2,D3。当VS1导通时,电感L1处于充电状态,电感电流正向变化量为:

式中:t0为VS1关断时刻;t1,t2为VS2开通与关断时刻;t3,t4为VS3开通与关断时刻。

变流器稳态工作时,△iL1+=△iL1-,则有:

Uo/Ui=D1+D2+D3=D(6)

为了便于PWM驱动波形的移相设计,取D1=D2=D3=D/3。当VS2,VS,开断及Boost模式下结论相同。三相交错变流器工作在Buck模式时,3个桥臂的工作时序如图2a~c所示。前T/3,VS1以D/3开断;中间T/3周期,VS3以D/3开断;后T/3,VS5以D/3开断。当功率管开通时,Ui直接加在输出端,当功率管关断时,功率二极管实现续流作用。同理,三相交错变流器工作在Boost模式时,3个桥臂工作时序如图2d~f所示。

该系统设定Buck模式对蓄电池充电,Boost模式蓄电池放电。如图2所示,三相交错Buck模式下,变流器对蓄电池充电,假设充电电流为恒定I,流经3个电感的平均电流分别为IL1,IL2,IL3。由于三相桥臂采用并联结构,有I=IL1+IL2+IL3,在三相电路结构完全相同的情况下,有IL1=IL2=IL3=I/3,而单相模式时相同的充电电流下iL=I。Buck模式下,电感电流纹波系数计算式为:

式中:d为开关管驱动波形的占空比;fs为开关频率。

由上述可知,三相模式下的fs与单相相同,d=D/3,电感电流为单相模式的1/3,可得ri不变,电流纹波为单相模式的1/3。因此,在相同频率及电感等运行条件下,较单相模式DC/DC变流器,三相交错模式DC/DC变流器流经电感的电流较小,且三相电流波峰互差120°,叠加后总电流纹波减小。同样,三相交错Boost模式下,蓄电池处于放电状态,放电电流等于三相电感电流之和,放电电流纹波及电感电流都比单相模式小。

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