PDF《一种高可靠电压均衡电路》

第17 卷第1期2013 年1月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

17 No.

1 Jan.

2013 一种高可靠电压均衡电路 张先进 1,

2 , 龚春英

2 ( 1. 淮海工学院 电子工程学院,江苏 连云港 222005;

2. 南京航空航天大学 自动化学院,江苏 南京 210016) 摘要: 针对在微型直流电网中需要将两线制直流电网改造成三线制直流电网以满足不同用电设 备对输入电压的要求问题, 提出并研究一种新型、 可靠的电压均衡电路及其控制方法.此电压均衡 电路由左、 右两个桥臂组成, 可以避免传统桥式拓扑结构中功率开关管直通问题;

其控制方法也能 够根据负载情况自动实现分别控制每个桥臂独立工作, 从而有利于提高该电压均衡电路效率.在 此基础上详细地分析该电路工作原理和主要电流关系, 为了控制参数的设计并建立其小信号模型. 最后, 给出相应的仿真结果, 并研制一台实验样机进行原理性实验验证.仿真和实验结果表明, 该 电路和控制方法能够实现电压平衡. 关键词: 新能源;

直流电网;

均衡电路;

双降压结构;

小信号模型 中图分类号: TM

461 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2013) 01- 0037-

06 Voltage balancing circuit with a high reliability ZHANG Xian- jin1,

2 , GONG Chun- ying2 ( 1. School of Electronic Engineering,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;

2. College of Automation,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China) Abstract: In order to convert a two- wire dc power transmission mode into a three- wire dc power transmis- sion mode,which can meet the needs of the different input voltage levels of different power converters in micro dc grid,a voltage balancing circuit with a high reliability and a control strategy are presented in this paper. The circuit was made up of two bridge legs for escaping shoot- through problem in conventional bridge topology,and the control strategy made each bridge leg operate separately. Its small- signal model was also given for selecting suitable controlling parameters. Finally,simulation and experimental results verify that the proposed voltage balancing circuit and control strategy well balances input voltage. Key words: renewable source;

DC grid;

balancing circuit;

dual buck topology;

small- signal model 收稿日期:

2012 -

08 -

28 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(

973 计划) 资助项目( 2007CB210303) 作者简介: 张先进( 1975―) , 男, 博士研究生, 研究方向为分布式供电系统和变流技术;

龚春英( 1965―) , 女, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为分布式供电系统和变流技术. 通讯作者: 张先进

0 引言分布式直流电网, 特别是分布式微型直流电网, 是一种新型、 灵活的低压直流传输系统, 能够有效地 将各种新能源( 太阳能、 风能、 燃料电池等) 以及各 种储能单元( 电池、 超级电容等) 有机地组网, 并直 接向用户提供高质量的电能 [1 -

7 ] . 而微型直流电网通常采用两根输电线, 只有一 个等级直流电压.然而, 用户端的用电设备却是多 样的, 不同的用电设备对输入电压的要求也不同, 例如, 半桥变换器需要输入电压平衡、 低输入电压用电 设备、 高压输入用电设备等.所以只有一个电压等 级的微型直流电网, 无法满足不同用电设备对输入 电压的要求.在微型直流电网中构造一根中线, 满 足不同用电设备对输入电压的要求;