毫微电网高频隔离集成变换器研究

毫微电网（Nanogrid）比微电网的容量要小，约在2-20kw，更适合于偏远地区一类的场合应用。本项目提出研究毫微电网高频隔离集成变换器（NHIIC），可以将光伏、风电接口变换器、储能环节变换器及负载变换器集成于一体，实现一体控制，组成新型的可再生能源分布式供电系统。该课题将实现：1）功率集成。将多种能源输入集成与统一变流器，应用开关或桥臂对复用技术简化电路拓扑，同时实现高频电气隔离。2）调制集成。对谐振控制应用伪调幅瞬时能量控制结合等效功率密度控制，实现复用桥臂对的能量控制。3）控制集成；不但控制母线电压满足性能要求，同时实现可再生能源优化利用的要求。研究中以谐振高频链技术为基础，应用双端口变压器与与多端口变压器的实现电气隔离，根据各种输入输出要求，研究与之相适应的集成变换器拓扑与调制控制方式，使之成为高功率密度、智能型的终端变换装置。

毫微电网（Nanogrid）比微电网的容量要小，约在2-20kw，更适合于偏远地区一类的场合应用。本项目研究毫微电网高频隔离集成变换器，可以将光伏、风电接口变换器、储能环节变换器及负载变换器集成于一体，实现一体控制，组成新型的可再生能源分布式供电系统，围绕电路拓扑构成、系统控制实现及基础理论等内容，本项目所取得的研究成果如下：1）开展了多输入变流器的拓扑研究。以三端口变压器、谐振槽为基本单元构造电流源型多输入电路拓扑，研究其电路拓扑演变及构成，实现开关及无源元件的复用；以双向DAB电路为基本单元，复合Buck/Boost电路功能，构成基于双端口变压器的及以半隔离集成变流器拓扑；研究了具有输入共享功能的Buck双输入拓扑，可以在光伏等可再生能源确实的情况下维持系统正常工作；研究了具有输入共享功能DC/AC级联型多输入拓扑，可接入燃料电池、光伏及超级电容系统，提供交流能量输出；2）针对集成DAB的多输入变流器研究其多自由度控制量与系统性能的关系，尤其是效率等特性的关系，研究无环流控制及软开关控制；研究了单周期谐振槽能量瞬时控制技术；研究面向毫微电网分布式供电特性的端口变流器输出及最大功率跟踪混合控制；提出了分段式提高光伏MPPT性能的方法；总结对比相关拓扑的软开关特性，提出能量优化控制算法；3）研究了磁耦合模型及其对端口变流器拓扑复合及控制的影响，建立了包含具体磁参数的电路模型；研究小时间常数数学模型，满足高频化控制的需求；研究了毫微电网阻抗参数识别，建立系统在线评估模型；研究了系统能量分配的下垂控制及复合电能质量控制技术；同时，完成了实验样机14个。发表和录用论文19篇，其中被SCI收录期刊3篇，EI收录11篇；出版专著1部；申请中国专利15项，其中1项已授权。本项目为实现小容量分布式发电系统经济高效优质运行提供了理论基础，对新能源应用和可持续发展具有重要意义。