39、可再生能源电力系统中的电池、超级电容器及储能系统应用与仿真

可再生能源电力系统中的电池、超级电容器及储能系统应用与仿真

1. 双向DC/DC转换器

1.1 双向三电平DC/DC转换器

双向三电平DC/DC转换器是为高直流母线电压应用而开发的。与半桥（HB）转换器相比，它能降低开关上的电压应力，并最小化无源元件（电感和电容）。由于开关电压应力降低，开关可在较低电压速率下进行，从而降低导通状态电压和开关损耗。

1.2 隔离式DC/DC转换器

隔离式转换器通常由三个主要部分组成：两个高频AC/DC转换器（逆变器/整流器）和一个高频变压器（HF Xfm），该变压器提供两个输入/输出源之间的电气隔离。用于两个高频转换器的配置包括半桥（HB）、全桥（FB）、推挽式和L型半桥。全桥和半桥转换器在有源开关上承受的电压应力相当，但全桥转换器的电流开关应力较低，使其成为高功率应用的有力候选者。全桥转换器拓扑也优于推挽式配置，推挽式配置存在变压器利用率低、需要额外的缓冲电路以及传导损耗增加等主要缺点。

基于两侧所采用的转换器类型，隔离式DC/DC转换器主要分为三类：电流馈电、电压馈电以及电流和电压混合馈电。电流馈电转换器的端子有一个电感，其作用类似于电流源；而电压馈电转换器的端子有一个电容，其作用类似于电压源。电压馈电和电流馈电的全桥在实践中被广泛使用。

例如，图13.25所示的全桥，一侧为电压馈电并连接到直流母线电容，另一侧为电流馈电并连接到电感。为了降低由变压器和直流扼流圈的漏感中存储的能量引起的电压开关应力，在电流馈电的全桥中添加了一个有源钳位缓冲电路，以确保电流馈电侧的所有开关实现零电压开关（ZVS），电压馈电侧的所有开关实现零电流开关或零电压开关。无循环电流可提高效率。