內(nèi)容介紹

　　隨著新能源廣泛應(yīng)用和儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，直流 - 直流和交流 - 直流轉(zhuǎn)換器并網(wǎng)系統(tǒng)在分布式發(fā)電、微電網(wǎng)等領(lǐng)域的作用愈發(fā)關(guān)鍵。并網(wǎng)逆變器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換并接入電網(wǎng)，雙向電池充電器實(shí)現(xiàn)電池的充放電管理，濾波器則用于優(yōu)化電能質(zhì)量。本文將圍繞這三部分展開(kāi)，深入探討其設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法。

　　一、系統(tǒng)整體架構(gòu)概述

　　直流 - 直流和交流 - 直流轉(zhuǎn)換器并網(wǎng)系統(tǒng)主要由電源端(如光伏電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等直流電源，或市電交流電源)、直流 - 直流轉(zhuǎn)換器、雙向電池充電器、并網(wǎng)逆變器、濾波器以及電網(wǎng)側(cè)組成。直流電源產(chǎn)生的直流電可通過(guò)直流 - 直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓調(diào)整，之后經(jīng)雙向電池充電器對(duì)電池進(jìn)行充放電管理;市電交流電則通過(guò)交流 - 直流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為直流電后參與系統(tǒng)運(yùn)行。最終，由并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為符合電網(wǎng)要求的交流電，再經(jīng)濾波器濾除諧波等干擾后并入電網(wǎng) 。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的靈活轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)與傳輸。

　　二、并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)

　　(一)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇

　　常見(jiàn)的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有單相全橋、三相全橋等。單相全橋逆變器適用于功率較小的場(chǎng)合，如居民分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制相對(duì)容易;三相全橋逆變器則適用于大功率并網(wǎng)場(chǎng)景，如大型光伏電站、風(fēng)力發(fā)電站等，能夠輸出三相平衡的交流電，降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊 。在選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需綜合考慮系統(tǒng)功率需求、成本、效率以及電網(wǎng)接入要求等因素。例如，對(duì)于功率為 5kW 以下的分布式發(fā)電系統(tǒng)，可優(yōu)先選用單相全橋拓?fù)?而對(duì)于幾十千瓦甚至兆瓦級(jí)的發(fā)電系統(tǒng)，三相全橋拓?fù)涓鼮楹线m。

　　(二)控制策略

　　最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制：若系統(tǒng)包含可再生能源發(fā)電，為提高能源利用率，需采用 MPPT 控制策略。常見(jiàn)的 MPPT 算法有擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法等。擾動(dòng)觀察法通過(guò)周期性地改變逆變器的輸出功率，觀察功率變化與電壓變化的關(guān)系，調(diào)整工作點(diǎn)以跟蹤最大功率點(diǎn);電導(dǎo)增量法則根據(jù)光伏電池的輸出電導(dǎo)與電導(dǎo)增量的關(guān)系實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤 。

　　并網(wǎng)電流控制：為保證逆變器輸出的交流電能夠安全、穩(wěn)定地并入電網(wǎng)，需對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行精確控制。通常采用電流閉環(huán)控制策略，以電網(wǎng)電壓為參考，通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)電流，利用 PI 控制器或更先進(jìn)的控制算法(如滑?？刂?、模型預(yù)測(cè)控制等)調(diào)整逆變器的輸出，使并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，滿(mǎn)足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 。

　　三、雙向電池充電器設(shè)計(jì)

　　(一)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　雙向電池充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需滿(mǎn)足電池的充放電雙向能量流動(dòng)需求。常見(jiàn)的拓?fù)溆须p向 Buck - Boost 拓?fù)?、雙向隔離型全橋拓?fù)涞取ｋp向 Buck - Boost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于低壓、中小功率的電池充電場(chǎng)景，如電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載電池充電器;雙向隔離型全橋拓?fù)渚哂须姎飧綦x、功率傳輸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常用于高壓、大功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)，如大型儲(chǔ)能電站的電池充電管理 。在設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)電池的類(lèi)型(如鋰電池、鉛酸電池等)、電壓等級(jí)、容量以及系統(tǒng)功率需求選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　(二)充放電控制策略

　　充電控制：在充電過(guò)程中，需根據(jù)電池的狀態(tài)(如荷電狀態(tài) SOC、健康狀態(tài) SOH)采用合適的充電模式。常見(jiàn)的充電模式有恒流充電、恒壓充電以及先恒流后恒壓的階段式充電 。恒流充電階段，以恒定電流對(duì)電池充電，快速提升電池電量;當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定值后，進(jìn)入恒壓充電階段，保持電壓恒定，電流逐漸減小，直至電池充滿(mǎn)。同時(shí)，為保護(hù)電池，需設(shè)置過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫等保護(hù)機(jī)制。

　　放電控制：放電時(shí)，需穩(wěn)定控制電池的輸出電壓和電流，滿(mǎn)足負(fù)載需求。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的輸出狀態(tài)，調(diào)整雙向電池充電器的工作參數(shù)，確保電池放電過(guò)程安全、穩(wěn)定。此外，還需考慮電池的放電深度，避免過(guò)度放電影響電池壽命 。

　　運(yùn)行結(jié)果

　　生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、裝配線調(diào)度、充電優(yōu)化、車(chē)間調(diào)度、發(fā)車(chē)優(yōu)化、水庫(kù)調(diào)度、三維裝箱、物流選址、貨位優(yōu)化、公交排班優(yōu)化、充電樁布局優(yōu)化、車(chē)間布局優(yōu)化、集裝箱船配載優(yōu)化、水泵組合優(yōu)化、解醫(yī)療資源分配優(yōu)化、設(shè)施布局優(yōu)化、可視域基站和無(wú)人機(jī)選址優(yōu)化、背包問(wèn)題、 風(fēng)電場(chǎng)布局、時(shí)隙分配優(yōu)化、 最佳分布式發(fā)電單元分配、多階段管道維修、 工廠-中心-需求點(diǎn)三級(jí)選址問(wèn)題、 應(yīng)急生活物質(zhì)配送中心選址、 基站選址、 道路燈柱布置、 樞紐節(jié)點(diǎn)部署、 輸電線路臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)裝置、 集裝箱調(diào)度、 機(jī)組優(yōu)化、 投資優(yōu)化組合、云服務(wù)器組合優(yōu)化、 天線線性陣列分布優(yōu)化、CVRP問(wèn)題、VRPPD問(wèn)題、多中心VRP問(wèn)題、多層網(wǎng)絡(luò)的VRP問(wèn)題、多中心多車(chē)型的VRP問(wèn)題、 動(dòng)態(tài)VRP問(wèn)題、雙層車(chē)輛路徑規(guī)劃(2E-VRP)、充電車(chē)輛路徑規(guī)劃(EVRP)、油電混合車(chē)輛路徑規(guī)劃、混合流水車(chē)間問(wèn)題、 訂單拆分調(diào)度問(wèn)題、 公交車(chē)的調(diào)度排班優(yōu)化問(wèn)題、航班擺渡車(chē)輛調(diào)度問(wèn)題、選址路徑規(guī)劃問(wèn)題、港口調(diào)度、港口岸橋調(diào)度、停機(jī)位分配、機(jī)場(chǎng)航班調(diào)度、泄漏源定位

　　機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)時(shí)序、回歸、分類(lèi)、聚類(lèi)和降維

　　2.1 bp時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.2 ENS聲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量機(jī)系列時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.4 CNN|TCN|GCN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系列時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.5 ELM/KELM/RELM/DELM極限學(xué)習(xí)機(jī)系列時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU門(mén)控神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.7 ELMAN遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸\預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/長(zhǎng)短記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系列時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.9 RBF徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.10 DBN深度置信網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.11 FNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)

　　2.12 RF隨機(jī)森林時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.13 BLS寬度學(xué)習(xí)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.14 PNN脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)

　　2.15 模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.16 時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.17 時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.18 XGBOOST集成學(xué)習(xí)時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　2.19 Transform各類(lèi)組合時(shí)序、回歸預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)和分類(lèi)

　　方向涵蓋風(fēng)電預(yù)測(cè)、光伏預(yù)測(cè)、電池壽命預(yù)測(cè)、輻射源識(shí)別、交通流預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、股價(jià)預(yù)測(cè)、PM2.5濃度預(yù)測(cè)、電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)、用電量預(yù)測(cè)、水體光學(xué)參數(shù)反演、NLOS信號(hào)識(shí)別、地鐵停車(chē)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、變壓器故障診斷

　　圖像處理方面

　　圖像識(shí)別、圖像分割、圖像檢測(cè)、圖像隱藏、圖像配準(zhǔn)、圖像拼接、圖像融合、圖像增強(qiáng)、圖像壓縮感知

　　路徑規(guī)劃方面

　　旅行商問(wèn)題(TSP)、車(chē)輛路徑問(wèn)題(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、無(wú)人機(jī)三維路徑規(guī)劃、無(wú)人機(jī)協(xié)同、無(wú)人機(jī)編隊(duì)、機(jī)器人路徑規(guī)劃、柵格地圖路徑規(guī)劃、多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸問(wèn)題、 充電車(chē)輛路徑規(guī)劃(EVRP)、 雙層車(chē)輛路徑規(guī)劃(2E-VRP)、 油電混合車(chē)輛路徑規(guī)劃、 船舶航跡規(guī)劃、 全路徑規(guī)劃規(guī)劃、 倉(cāng)儲(chǔ)巡邏

　　無(wú)人機(jī)應(yīng)用方面

　　無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃、無(wú)人機(jī)控制、無(wú)人機(jī)編隊(duì)、無(wú)人機(jī)協(xié)同、無(wú)人機(jī)任務(wù)分配、無(wú)人機(jī)安全通信軌跡在線優(yōu)化、車(chē)輛協(xié)同無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃

　　通信方面

　　傳感器部署優(yōu)化、通信協(xié)議優(yōu)化、路由優(yōu)化、目標(biāo)定位優(yōu)化、Dv-Hop定位優(yōu)化、Leach協(xié)議優(yōu)化、WSN覆蓋優(yōu)化、組播優(yōu)化、RSSI定位優(yōu)化、水聲通信、通信上傳下載分配

　　信號(hào)處理方面

　　信號(hào)識(shí)別、信號(hào)加密、信號(hào)去噪、信號(hào)增強(qiáng)、雷達(dá)信號(hào)處理、信號(hào)水印嵌入提取、肌電信號(hào)、腦電信號(hào)、信號(hào)配時(shí)優(yōu)化、心電信號(hào)、DOA估計(jì)、編碼譯碼、變分模態(tài)分解、管道泄漏、濾波器、數(shù)字信號(hào)處理+傳輸+分析+去噪、數(shù)字信號(hào)調(diào)制、誤碼率、信號(hào)估計(jì)、DTMF、信號(hào)檢測(cè)

　　電力系統(tǒng)方面

　　微電網(wǎng)優(yōu)化、無(wú)功優(yōu)化、配電網(wǎng)重構(gòu)、儲(chǔ)能配置、有序充電、MPPT優(yōu)化、家庭用電、電/冷/熱負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力設(shè)備故障診斷、電池管理系統(tǒng)(BMS)SOC/SOH估算(粒子濾波/卡爾曼濾波)、 多目標(biāo)優(yōu)化在電力系統(tǒng)調(diào)度中的應(yīng)用、光伏MPPT控制算法改進(jìn)(擾動(dòng)觀察法/電導(dǎo)增量法)

　　元胞自動(dòng)機(jī)方面

　　交通流 人群疏散 病毒擴(kuò)散 晶體生長(zhǎng) 金屬腐蝕

　　雷達(dá)方面

　　卡爾曼濾波跟蹤、航跡關(guān)聯(lián)、航跡融合、SOC估計(jì)、陣列優(yōu)化、NLOS識(shí)別

　　車(chē)間調(diào)度

　　零等待流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題NWFSP 、 置換流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題PFSP、 混合流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題HFSP 、零空閑流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題NIFSP、分布式置換流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題 DPFSP、阻塞流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題BFSP

　　文章出處：【直流-直流和交流-直流轉(zhuǎn)換器并網(wǎng)】并網(wǎng)逆變器和雙向電池充電器，濾波器設(shè)計(jì)，并網(wǎng)電池Simulink仿真