单级隔离型三相双向AC/DC变换器的仿真研究
1 研究背景和意义
近年来，随着人们对全球能源和环境问题的持续关注，发展新的可再生能源技术以补充和替代传统化石能源已成为迫切的需求。而诸如光电、风电等可再生能源的输出往往是直流电，可以直接通过DC/DC变换输出给用户端，但同时，可再生能源发电受环境影响较大，电压和功率波动问题较为严重。因此，将可再生能源发电系统与大电网相连构成微网成为目前的研究趋势。而在直流母线和电网之间需要一个双向的AC/DC变换器，这样既可以保证在系统供电不足时通过电网给用户供电，也可以在系统产电过量时向电网回输电能。
2 AC/DC变换器电路拓扑
根据PWM整流器主电路的拓扑结构，PWM整流器主要分为电压型PWM整流器（VSR)和电流型PWM整流器（CSR),其电路拓扑如下图1所示，两者各有其优缺点。电压型PWM整流器开关损耗低，结构简单，控制容易，网侧功率因数较高，但输出呈升压特性；而电流型PWM 整流器虽然易于实现单位功率因数控制和能量回馈控制，但由于交流侧需要LC滤波器滤除电流谐波，需要较大的直流电感，导致变换器体积和成本增加。不论是电压源还是电流源变换器可得到的输出电压范围有限，且对负载和电源有一定要求，而经过彭方正教授改进的Z源变换器[1][2]克服了这两种电路的缺陷，实现了升降压输出。其电路如下图2所示，并在此基础上衍生出了各种效果更佳的电路拓扑[3][4]。
- 电压型PWM整流器 (b) 电流型PWM整流器
图1 PWM整流器主电路拓扑
图2 Z源变换器拓扑
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