直流微電網(wǎng)技術(shù)研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述隨著國際能源危機(jī)的爆發(fā)，利用可再生能源進(jìn)而改善能源結(jié)構(gòu)是全球的研究熱點(diǎn)。由于可再生能源的輸出具有波動性、間隙性、隨機(jī)性，故通過直流微電網(wǎng)系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)的協(xié)調(diào)控制策略，是減小分布式電源對電網(wǎng)影響的有效手段。因此，越來越多的國內(nèi)外學(xué)者開展了對直流微電網(wǎng)技術(shù)的研究。1.1直流微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀直流微電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)得到了世界各國的關(guān)注，各國對直流微電網(wǎng)有著不同的研究重點(diǎn)。美國首先提出了微電網(wǎng)的概念，UWM提出了直流微網(wǎng)的概念、基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[9]。2003年，美國北卡羅來納大學(xué)對艦船直流配電系統(tǒng)進(jìn)行了研究，隨后于2010年提出了一個(gè)混合的交流/直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)：FREEDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[10]。之后，美國弗吉尼亞理工大學(xué)提出了由雙層母線電壓380V和48V構(gòu)成的SBI系統(tǒng)。隨著研究的不斷深入，SBI被學(xué)者進(jìn)一步發(fā)展為SBN，并結(jié)合高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展為交直流混合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)[11]。圖1-1SBI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日本在研究直流微電網(wǎng)方面具有許多有影響力的價(jià)值，東北大學(xué)研究院和NEC聯(lián)合高效利用光伏陣列和鋰電池，用于家用電器的供電，該研究工作過程為：首先將光伏陣列產(chǎn)生的能量存儲在鋰電池中，又利用鋰電池產(chǎn)生直流電，從而為家用電器供電。大阪大學(xué)提出了如圖1-2所示的雙極性直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對其控制方式有著深入研究。東北大學(xué)創(chuàng)建了一個(gè)基于直流電驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)樓，其實(shí)驗(yàn)樓的光伏陣列系統(tǒng)、電池以及其他電力設(shè)備的供電均采用直流電。除此之外，學(xué)者根據(jù)負(fù)載的類型，采用適當(dāng)?shù)膫鬏斁€組成交流/直流混合微電網(wǎng)。圖1-2雙極性直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)此外，新加坡NanyangTechnologicalUniversity、丹麥AalborgUniversity、加拿大UniversityofAlberta以及荷蘭Philips等率先開展了在直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定控制、優(yōu)化配置、運(yùn)行保護(hù)等方向的研究[12-13]，并建成了具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和母線電壓等級的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，取得了重要的階段性成果。近年來，我國的直流微電網(wǎng)研究成果顯著。清華大學(xué)提出了一種基于10kV中壓直流母線的柔和智能的直流配電系統(tǒng)。中國第一個(gè)微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室由合肥工業(yè)大學(xué)建立，該實(shí)驗(yàn)室主要研究電能質(zhì)量優(yōu)化，仿真建模和控制方法等REF_Ref40206375\r\h[14][15]。杭州電子科技大學(xué)微電網(wǎng)系統(tǒng)，大力利用光伏發(fā)電，其發(fā)電量占總發(fā)電容量的一半為120kW，陰天或晚上由外部電網(wǎng)通過PCC點(diǎn)進(jìn)行供電，可為兩棟教學(xué)樓供電。天津大學(xué)的微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室高效利用多種能源，儲能系統(tǒng)形式多樣，包含鋰離子、壓縮空氣、飛輪等。1.2直流變換器研究現(xiàn)狀直流變換器分為單向和雙向兩種，雙向DC/DC變換器可以實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動，在雙向輸電系統(tǒng)中可以有效地減少系統(tǒng)體積和重量，被廣泛應(yīng)用于許多飛機(jī)的高壓直流配電、電池充放電、UPS、太陽能發(fā)電等系統(tǒng)[16]。雙向DC/DC變換器分為隔離型和非隔離型變換器。非隔離型變換器結(jié)構(gòu)比較簡單，能量損耗較小，工作效率較高。典型的非隔離型雙向DC/DC變換器有以下幾種，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-3所示。（a）buck/boost雙向DC/DC變換器（b）Cuk雙向DC/DC變換器（c）Zeta/Sepic雙向DC/DC變換器圖1-3幾種典型的非隔離型雙向DC/DC變換器如圖1-3（a）所示，buck/boost變換器的工作原理為：該變換器可被等效為單向buck和boost變換器的反向并聯(lián)組合。當(dāng)S2關(guān)斷、S1工作時(shí)，功率從U1傳輸?shù)経2，處于boost工作期間，即為升壓運(yùn)行；反之，當(dāng)S1關(guān)斷、S2工作時(shí)，功率從U2傳輸?shù)経1，處于buck工作期間，即為降壓運(yùn)行。因此，此變換器具有雙向功率流，被廣泛用于電池充電和放電等領(lǐng)域[18]。雖然非隔離型DC/DC變換器結(jié)構(gòu)和工作原理更為簡單，但與隔離型相比，缺少了高頻變壓器的隔離，因此其電壓變比一般比較小，通常適用于小范圍電壓變換的直流電網(wǎng)中，且當(dāng)應(yīng)用于中、大功率場合時(shí)，在電流應(yīng)力等因素下，變換器在CCM下工作，無法實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，因此系統(tǒng)效率可能會低于隔離型[17]。隔離型DC/DC變換器用于輸入和輸出端電壓等級轉(zhuǎn)換較大，需要電氣隔離的情況，其可靠性更強(qiáng)，適用范圍更廣。典型的隔離型DC/DC變換器其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖1-4所示。（a）正激雙向DC/DC變換器（b）反激雙向DC/DC變換器（c）半橋雙向DC/DC變換器（d）雙向全橋DC/DC變換器圖1-4幾種典型的隔離型雙向DC/DC變換器其中，雙有源全橋DC/DC變換器（DualActiveBridge，DAB）最為通用。在DAB中，移相控制是其最常用的控制方法，其工作原理是在高頻變壓器兩側(cè)施加方波控制脈沖，通過使原邊和副邊產(chǎn)生相同相位差的方波，根據(jù)相位差來控制電感L兩側(cè)的電壓，進(jìn)而控制控制傳輸功率的方向和大小。移相調(diào)制方式有很多優(yōu)勢，當(dāng)端電壓與變壓器變比k之間相匹配時(shí)，開關(guān)管都為ZVS導(dǎo)通，二極管為零電流關(guān)斷，損耗極小，更易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)[19]。參考文獻(xiàn)李俊峰.中國能源“十三五”回顧與“十四五”展望[J].中國電力企業(yè)管理,2020(31):71-75.張宇涵,杜貴平,雷雁雄,鄭昊.直流微網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)控制策略現(xiàn)狀及展望[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2021,49(03):177-187.國際電工委員會.IEC2010~2030年白皮書：應(yīng)對能源挑戰(zhàn)[M].北京：中國電力出版社，2011：1-6.湯廣福,羅湘,魏曉光.多端直流輸電與直流電網(wǎng)技術(shù)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(10):8-17.俞雁飛.光伏—混合儲能直流微電網(wǎng)的電能控制技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.田晉杰.多電壓等級直流微電網(wǎng)母線電壓控制策略研究[D].太原理工大學(xué),2018.孟德越．雙有源橋變換器優(yōu)化控制策略研究[D].燕山大學(xué),2016.潘羿威．應(yīng)用于低壓直流配電系統(tǒng)的雙有源橋變換器控制技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2018.張美琪.兼容分布式電源的直流配電系統(tǒng)的分析研究[D].北京交通大學(xué),2014.HuangAQ,CrowML,HeydtGT,etal.TheFutureRenewableElectricEnergyDeliveryandManagement(FREEDM)System:TheEnergyInternet[J].ProceedingsoftheIEEE,2010,99(1):133-148.BoroyevichD,DongD,BurgosR,etal.Futureelectronicpowerdistributionsystems-Acontemplativeview[J].IEEE,2010:1369-1380.BifarettiS,ZanchettaP,WatsonA,etal.AdvancedPowerElectronicConversionandControlSystemforUniversalandFlexiblePowerManagement[J].IEEETransactionsonSmartGrid,2011,2(2):231-243.DíazER，SuX,SavaghebiM,etal.IntelligentDCMicrogridLivingLaboratories-AChinese-DanishCooperationProject[C]//2015IEEEFirstInternationalConferenceonDCMicrogrids（ICDCM），IEEE，2015：365-370.楊向真，蘇建徽，丁明，等微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的頻率控制策略電網(wǎng)技術(shù)，：164-168.劉夢璇.微網(wǎng)能量管理與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].天津大學(xué),2012.朱成花,張方華,嚴(yán)仰光.兩端穩(wěn)壓軟開關(guān)雙向BUCK/BOOST變換器研究[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2004(02):226-230.趙荀.5kW三重化雙向Buck/Boost變換器控制策略研究[D].北方工業(yè)大學(xué),2020.InoueS,AkagiH.ABidirectionalIsolatedDC–DCConverterasaCoreCircuitoftheNext-GenerationMedium-VoltagePowerConversionSystem[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2007,22(2):535-542.趙彪,安峰,宋強(qiáng),余占清,曾嶸.雙有源橋式直流變壓器發(fā)展與應(yīng)用[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2021,41(01):288-298+418侯聶,宋文勝.全橋隔離DC/DC變換器的三重相移控制及其軟啟動方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2015,35(23):6113-6121.張佳勁.雙有源橋DC-DC變換器的控制策略研究[D].華南理工大學(xué),2020