針對小型併網型風力發電系統中對直流變換器高效高增益效能的需求，本文研究了一種可變結構型多諧振軟開關直流變換器，其獲得了較窄頻率範圍內的寬電壓增益範圍調節的能力，最高執行效率達97.6%。

團隊介紹

天津大學電氣自動化與資訊工程學院王議鋒老師課題組

王議鋒，博士，副教授，博士生導師，研究方向為先進電力電子技術在電網中的應用。參與專案為國家重點研發計劃專案“中低壓直流配用電系統關鍵技術及應用”，用電部分負責人；國家高技術研究發展計劃（863計劃）“光伏微電網核心裝置與控制系統研製及示範應用”，子課題負責人；國家自然科學基金面上基金專案，分散式儲能用高頻高增益多諧振雙向直流變換器及其執行控制，專案負責人；國家自然科學基金青年基金專案“針對直流微電網的分散式直流DVR 系統研究”，專案負責人；中國工程院戰略諮詢專案，天津市新能源併網發電及直流配用電裝備產業技術發展戰略，專案聯絡人及子課題3負責人。

陳夢穎，博士研究生，研究方向為諧振型軟開關直流變換器及其控制技術。參與專案為國家重點研發計劃“中低壓直流配用電系統關鍵技術及應用”；國家高技術研究發展計劃（863）“光伏微電網核心裝置與控制系統研製及示範應用”；國家自然科學基金“分散式儲能用高頻高增益多諧振雙向直流變換器及其執行控制”。

研究背景

小型風力發電是新能源發電的重要形式，具有能源可再生、清潔無汙染的優點。根據併網形式，小型風力發電系統可分為離網型和併網型。離網型風力發電系統可將獲得的能量經電力電子裝置直接供給負載或儲能單元，結構簡單、供電可靠性強，但其供電形式單一，不具廣泛適用性；相較之下，併網型風力發電系統能夠將捕獲的能量經電力電子變換裝置輸送入電網，供多種形式負載使用，有效地拓寬了應用範圍。

典型的小型併網型風力發電系統由整流器、直流變換器和逆變器組成。但大部分風場具有風速小、風速波動大、系統收集能量較少的特點，使得前級整流器輸出電壓難以滿足後級逆變器併網要求。因此，研究具有較高升壓能力的中間級直流變換器具有重要意義。

論文所解決的問題及意義

本文提出了一種可變結構型多諧振軟開關直流變換器。該變換器基於雙變壓器結構，透過控制輔助開關管的通斷可實現諧振腔結構的轉換，進而使得電路可適應多種工況。CLTCL變換器的雙變壓器結構有助於實現高增益效能，突破調壓範圍小的限制；LCLCL變換器傳遞一次和三次諧波有功功率有助於實現高效率變換，解決效率低下的問題。

論文方法及創新點

利用輔助開關管轉換變換器諧振腔結構實現拓撲切換；利用CLTCL變換器雙變壓器結構實現高增益效能；利用LCLCL變換器傳遞一次和三次諧波有功功率實現高效率變換。

結論

本文提出了一種可變結構型多諧振軟開關直流變換器。透過控制輔助開關管的通斷，變換器可工作在 FB-CLTCL、FB-LCLCL和HB-LCLCL 三種模態下。此變換器可在較窄頻率範圍內實現寬電壓增益可調的有益效果，同時獲得較高的變換效率。最後，基於實驗樣機驗證了變換器最高電壓增益值達5倍左右，最高變換效率達97.6%。

引用本文

陳夢穎, 王議鋒, 陳慶, 楊良, 韓富強. 一種可變結構型高效寬增益多諧振軟開關直流變換器[J]. 電工技術學報, 2021, 36(20): 4225-4236. Chen Mengying, Wang Yifeng, Chen Qing, Yang Liang, Han Fuqiang. A Variable Topology Multi-Resonant Soft-Switching DC-DC Converter with High Efficiency and Wide Gain. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(20): 4225-4236.