引言

傳統的雙向單相DC-DC變換器作為儲能裝置、分布式發電系統以及直流微電網中必不可少的接口電路，由于其結構簡單，成本較低，無變壓器損耗等優點得到了廣泛的應用，但傳統的雙向DC-DC變換器在實際應用中還有很多問題亟待解決。比如功率器件的應力問題、系統效率和開關損耗問題以及系統動態性能的提升問題等等。相比較雙向單相DC-DC變換器，交錯并聯技術在雙向直流變換器中的應用得到了發展。由于其體積更小，功率等級，功率密度更高，輸出電流紋波更小，電能質量更高，在直流大功率場合得到了廣泛的應用。

拓撲結構及數學模型

變換器的拓撲結構圖如圖1所示，其中VT1—VT6為IGBT，L1—L3為三個橋臂上的儲能電感。R為負載電阻，C為母線電容。由于三相交錯并聯DC-DC變換器與雙向DC-DC 變換器工作原理基本相同，故其數學模型可等效為單個雙向 DC/DC 變換器的數學模型而得到。其數學模型可參考文獻《基于線性自抗擾的超級電容儲能變換器控制 》——劉科君（控制工程），其工作原理可參考文獻《交錯并聯雙向DC-DC變換器均流技術研究》——付明朝（重慶理工大學碩士論文）。

圖1雙向三相DC-DC變換器拓撲結構圖

仿真效果分析

利用simulink仿真軟件來對變換器效果進行驗證分析。仿真模型如圖2所示。其中電源側為蓄電池，負荷端為可變負載。擾動變化為負載的投切。控制策略采用雙閉環PI控制。考慮變換器的均流控制，各個變換器共用電壓外環控制器，傳統的電流內環 PI 控制方式采用直接控制總電感電流的方式，通過對 PWM 驅動信號的直接移相來實現移相驅動，但由于實際存在的器件和線路分布差異，使得三橋臂間電感電流未被均分，開關器件應力不均，輸出電流波紋系數較大，此處通過對電壓外環控制的輸出量乘以 1/3 得到電流內環控制的給定值，將內環給定信號分別與三橋臂電感電流反饋信號的差值作為各橋臂 PI 控制器輸入信號，采用 PWM 進行調制，各橋臂開關管的載波信號依次滯后 T/3，使得三橋臂開關管導通時間相同，三相電感電流大小一致，相位互差 2π/3，以實現對雙向三相交錯并聯DC-DC變換器的控制。 （參考文獻1）

圖2 系統仿真模型

系統擾動主要考慮了直流母線電壓的波動以及負載的波動對于直流母線電壓的影響。直流母線電壓變化情況如圖3所示。

圖3 直流母線電壓波形

圖4、5給出了電感單相電流曲線以及經三相交錯并聯后的電流曲線圖，整定后的電流紋波小。

圖4 電流變化圖

圖5 電流紋波圖

圖6 蓄電池荷電狀態變化

仿真模型：https://download.csdn.net/download/qq_46895281/85761322

總結

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