直流变压器在并网光伏发电系统中的应用研究.docx

本科毕业论文论文题目：直流变压器在并网光伏发电系统中的应用研究当今社会，人们对能源的需求量增加，传统不可再生能源已经无法满足需求，于是开始需要发展新型能源，太阳能作为其中的代表，对绿色发展有着重要意义。在太阳能转换为电能然后，就需要并入电网，在并网过程中，有一重要组成部分：变压器，其可以改变光伏系统发出电流的电压，让电流安全高效并入电网。随着光伏系统发展，传统变压器已不能满足需求，而新型直流变压器在不断更新换代的过程中,不断优化,在很多方面可以已经完美替代传统变压器。面对目前的新式变压器，本文将选出其中具有代表性的一部分，对其优劣性进行介绍，并与传统变压器做出对比，让人们在选择变压器时能更好做出判断，选择出最适合自己的变压器。本文也讲述了并网系统的组成部分，并详细介绍直流变压器在其中的作用，直流变压器的分类、原理、特点及使用注意事项，来对变压器的使用和维护做出参考。最后将通过仿真模拟低压直流电转换为高压直流电过程，观察模拟结果图像，得出结论。通过仿真，以DAB拓扑设计了并网系统中的直流变压器运行过程，利用受控直流电压源模拟光伏阵列，发出50-100V的电流，通过直流变压器，变压至380V。输出电流为2.62A,得到输出功率为IkW,符合设计要求。此设计说明了直流变压器的运行过程，直观展示了直流变压器在光伏并网系统中的作用，证明了并网系统需要通过直流变压器改变电压，让电流安全、高效的并入电网，以供使用。关键字：光伏发电；并网系统；直流变压器；仿真论文类型：工程设计AbstractIntoday'ssociety,people,sdemandforenergyisincreasing,andtraditionalnon-renewableenergycannolongermeetthedemand.Therefore,newenergyisneededtodevelop.Solarenergy,asarepresentativeofit,isofgreatsignificanceforgreendevelopment.Whenthesolarenergyisconvertedintoelectricity,itneedstobefedintothegrid.Animportantpartofthegridconnectionprocessisthetransformer,whichcanchangethevoltageatwhichthephotovoltaicsystemsendsthecurrent,allowingittobefedintothegridsafelyandefficiently.Withthedevelopmentofphotovoltaicsystem,thetraditionaltransformercannolongermeetthedemand,andthenewDCtransformerintheprocessofcontinuousupgrading,continuousoptimization,inmanyaspectscanhavetheperfectreplacementofthetraditionaltransformer.Inthefaceofthecurrentnewtransformer,thispaperwillselectarepresentativepartoftheadvantagesanddisadvantagesoftheintroduction,andmakeacomparisonwiththetraditionaltransformer,sothatpeoplecanmakeabetterjudgmentintheselectionoftransformers,choosethemostsuitablefortheirowntransformer.Thispaperalsodescribesthecomponentsofthegrid-connectedsystem,anddescribesindetailtheroleofDCtransformer,DCtransformerclassification,principle,characteristicsanduseprecautions,tomakereferencetotheuseandmaintenanceoftransfonners.Finally,theprocessofconvertinglowvoltagedirectcurrentintohighvoltagedirectcurrentissimulatedandthesimulationresultsareobserved.Throughsimulation,theoperationprocessofDCtransformeringrid-connectedsystemisdesignedwithDABtopology.ThecontrolledDCvoltagesourceisusedtosimulatephotovoltaicarray,andthecurrentof50-100Vissentout,whichpassesthroughtheDCtransformerandchangesvoltageto380V.Theoutputcurrentis2.62A,andtheoutputpowerisIkW,whichmeetsthedesignrequirements.ThisdesignillustratestheoperationprocessofDCtransformer,intuitivelyshowstheroleofDCtransformerinphotovoltaicgrid-connectedsystem,andprovesthatthegrid-connectedsystemneedstochangethevoltagethroughDCtransformer,sothatthecurrentissafelyandefficientlyintegratedintothegridforuse.Keywords:photovoltaicpowergeneration;Grid-connectedsystem;Dctransformer；simulation摘要IAbstract错误!未定义书签。目录III1绪论11.1 本课题的研究背景及意义11.2 直流变压器结构11.3 直流变压器分类21.4 直流变压器的原理与功能31.5 小结42光伏系统中的直流变压器简介52.1 光伏系统中直流变压器特点52.2 并网系统中的直流变压器工作原理62.3 并网系统中变压器的要求72.4 系统可能遇见的故障及改进策略82.5 小结93并网光伏系统中的直流变压器应用仿真113.1 并网光伏系统组成113.2 并网系统中的直流变压器仿真原理113.2.1 仿真受控直流电压源部分123.2.2 仿真主电路部分133.2.3 仿真控制部分143.3 仿真结果及分析183.3.1 仿真输入输出电压183.3.2 仿真输出电流20333仿真输出功率21334仿真结果分析214结论与展望224.1 结论224.2 展望22参考文献24致谢25附录仿真系统原理图261绪论1.1 本课题的研究背景及意义近年来，随着人类社会对电力需求的不断增加和石化能源的枯竭，可再生能源的利用变得越来越重要。2020年9月，习近平总书记在联合国大会纪念世界环境与发展大会开幕式上发表了题为人与自然和谐共生的绿色发展之路的致辞，其中指出，我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。进入21世纪，世界各国对太阳能的开发与利用取得了巨大的进展。然而，由于光伏发电还存在着间歇性、波动性、随机性等特点，如果将光伏阵列直接接入到交流电网中，将会导致无功电压。由于电力系统的相位、频率不一致，且电力系统的供电能力和覆盖范围有限，就会使得远距离输送时有较大的能量损失。相对于传统的交流电网，直流电网具有供电稳定性高、线路成本低、损耗小、无功稳定以及相位同步性好等特点，因此直流电网的发展不断被人们重视。直流变压器在光伏发电的接入、汇集和传输过程中具有重要意义，就使得直流配电网和直流变压器的研究变得越来越重要。与常规的逆变式光伏电站相比，采用直流方式并网，可大幅降低电流的损耗，提高发电效率。然而，由于其独特的架构，使得该系统在故障穿越与保护上仍面临诸多难题，具体表现为：(1)在并网过程中，因具有直流变换级，就会导致系统发生故障穿越时，可能会出现直流母线过电压问题。(2)当系统本身故障穿越时，站侧的距离保护很可能失效，从而就会产生被拒动的危险。(3)在直流故障通过某一过渡电阻时，因系统故障不易察觉，常规直流保护无法有效辨识。为此，本文对相应的原理进行研究，对问题进行分析，认识其出现原因，并对其解决方案提出自己的观点。1.2 直流变压器结构在各种直流变压器中，大多数变压器的结构是相同，即结构分为原边和副边，而原边与副边电路的匹配是多种多样的。在直流变压器中，原边电路有推挽、半桥、全桥等多种方式，副边可以采用半波或全波整流器，还可以采用推挽正激整流器。因此，对直流变压器的拓扑进行研究是非常有意义的。在图1.1中，可以看到直流变压器的经典代表：双向半桥直流变压器。图1.l双向半桥直流变压器基本电路1.3 直流变压器分类对直流变压器分类的方式很多，若按变压器的高压侧与低压侧的比值，可将直流变压器分为高压、中压、低压变压器，如表1.2所示。若按两侧是否进行电气隔离以及其拓扑结构，可分为隔离型直流变压器和非隔离型直流变压器。如表1.3所示。表1.2直流变压器根据电压变比归类直流变压器分类变比低变比k<1.5中变比1.5k<5高变比k5表1.3直流变压器拓扑结构分类隔离型变压器非隔离型变压器双有源桥型直流变压器（DAB）直流自耦变压器（DCAUTO）基于MCC的面对面式直流变压器谐振型DC-DC变压器FIybackZForward式变压器MMC-DC变压器在通常使用过程中，人们大多采用拓扑结构分类法。因其中应用研究领域更广，更具代表性。下文将对隔离型直流变压器和非隔离型直流变压器做出详细简绍。(1)隔离型直流变压器可分为DAB型直流变压器和MMC直流变压器。DAB型直流变压器具有双向功率传输功能，可以实现软开关技术；MMC直流变换器的拓扑结构具有易于扩充、传输损耗小等特点。(2)非隔离型直流变压器可分为谐振型直流变压器和自耦型直流变压器。其中谐振型直流变压器体积小，传输效率高，可以在大功率直流输电和高压输电时发挥具有一定优势；自耦型直流变压器不仅保留了MMC直流变压器的优点,而且节省了建造容量，减少了传输损耗，在各种高压大功率场合拥有巨大优势。1.4 直流变压器的原理与功能直流变压器可以将低电压转换高电压，其工作原理基于磁场作用，直流电在线圈中流过，就会形成磁场，如果将另外一个线圈放在这个线圈的旁边，然后，其中一个绕组产生的磁场将穿过另外一个绕组，这样就形成了一个电动势。电磁场的大小取决于两个绕组的匝数和它们间的磁通，其工作原理如图1.4所示。若要改变电动势的大小则只需改变线圈的匝数。不断地改变线圈的匝数，就可以将输入电压转换为所需要的输出电压。直流变压器应用十分广泛，在电力系统中不仅可以用其实现电压转换，还可用于各种电子设备的电源转换和电动机控制。直流变压器通过高效率和低损耗，来确保电网长期稳定的运行，其电路结构简单且变换效率高，可用于实现软开关功能，。直流传输相对于传统交流传输方式，具有较大的输送容量、较小的损耗、较长的输送距离和较强的稳定性，是一种极具发展潜力的新型输电方式。目前，在高压直流输电系统中的整流侧和逆变侧，仍然需要通过直流变压器来实现与交流电网的连接，而交流输电需要直流输电的辅助来完成。为适应未来高压直流能够直接应用于各类用电设备，如大规模独立电力系统，传统的方案已不能满足需求，所以就需要新型的直流变压装置来将高压直流电转换成符合用电设备要求的低压直流电。1.5 小结直流变压器主要依靠半导体开关器件完成开关动作，把一种直流电压变换为另一种的直流电压，在光伏并网过程中意义重大。在电力系统中，双绕组、双分裂型的干式变压器是非常重要的两种类型，提高光伏发电与电网间的电能转换效率，对其进行研究是非常有意义的。直流变压器主要用于实现信号传输和电能分配，其功能包括四个方面：（1）提高直流电压，使电压达到电子设备需要的大小；（2）对信号的耦合起着关键的作用；（3）可以改变系统的阻抗值；（4）具有绝缘的效果通过对直流变压器的工作原理、分类、功能的分析，了解了目前直流变压器的工作原理和优点。而在不断发展光伏并网方面，须要开发出一种更廉价、更高效的直流变压器。目前，国家正在大力发展光伏发电，与其相关产业将会迎来前所未有的机遇，光伏并网直流变压器将迎来快速发展。2光伏系统中的直流变压器的简介2.1 光伏系统中直流变压器特点太阳能光伏发电作为一种新型发电方式，因其资源总量丰富及不受地域限制等优点,使得它越来越受人们重视，也使得人们对整个并网系统的运行有了更高的要求，对其中的核心部件直流变压器也有了更高的要求。传统变压器不仅转换速度慢，而且调节能力比较差，又因其体积过大浪费空间面积，因此就需要新的直流变压器来满足新时代的需求。随着科技水平的进步，全控器件开关的大力发展，新的直流变压器也不断发展，出现了许多新的产品，其拥有众多优势，不仅在许多领域可以完美的代替传统的变压器，还可以解决光伏并网的谐波问题和电能质量问题。直流变压器代替传统变压器终将是大势所趋。随着科技的进步和时代的发展，低压直流断路器的发展更加成熟。直流变压器对比传统变压器的优越性详见表2.1。目前，高升压比电路主要还是以耦合电感、开关电容、变压器等类型为主，但由于在高电压场合，对开关的容量和充电的要求较高，充电时，会产生尖峰电流，因此不能直接用于高电压的场合。表2现代直流变压器和传统变压器的性能对比性能传统变压器直流变压器变频输出无有电气隔离有有直流输入接口无有电压变换有有光伏能源互联无有电能质量调节无有谐波抑制无有直流并网无有无功补偿无有体积重量大小供电可靠性低高目前，全世界直流变压器发展飞快，尤其是以美国为首，其最先开始且发展迅速,处于世界遥遥领先地位，欧洲和日本等国家地区也发展出了比较先进的直流变压器，技术水平处于较高地位，而我国虽然起步较慢，但发展迅速，近年来也取得了不错的成绩，发展潜力巨大。以此速度发展，我国跻身世界变压器技术先进国家行列也只是时间问题。2.2 并网系统中的直流变压器工作原理直流变压器就是通过绕组和磁芯等器件，构造出一种实现电能变换的变压器，该系统是一种利用磁芯的磁导率和绕组的匝数比来达到转换电能的目的。直流变压器的工作原理是：一个非短路线圈端口电压和磁通量的变化率成正比，另一个线圈与之磁通量相同时，两线圈电压相同。如果把两线圈一端短路，就会使未短路的端口电压变为两倍，当线圈不断增多，电压就会不断增大，最终使得电压与线圈圈数成正比。如图2.2所示，为光伏直流升压并网的架构。首先，分布式光伏阵列先接入低压直流母线，然后通过升压变换器将其汇合到中压直流侧，最终通过MMC逆变器将其输出到三相交流电网。图2.2大型光伏直流升压汇集接入系统拓扑以对直流变压器的需求为依据，集散式光伏阵列利用高频变压器来阻断故障，在高压侧使用二极管器件来提高短路能力并降低成本，选取单模块等效方案，来实现输入并联输出串联架构相对于集中式和两级式两种方式，分布式MMC的最大优势在于其能够独立地调整和控制各个组件的功率。各子模块各自独立运作，某一子模块发生故障或失灵都不会对其它子模块造成影响。在实际应用中，可通过控制各个子模块获得最大功率传输。在保证直流母线电压恒定的条件可线调整电压，在只有一个极值点的情况下，更容易实现最大功率点跟踪。但因为每个光伏组件都配置一个DC-DC环节，虽然可以提高效率以及可以解决局部光照不均的问题，但是成本更高。在一般并网系统运行过程中，首先把光伏阵列产生直流电经过逆变器的调制，逆变变成交流电，然后又进行变压，耦合到高频变压器的副边，最后又逆变成直流，其过程采用闭环控制，结构如图2.3所示。图2.3DC-DC变换器DAB拓扑结构利用高频变压器隔离的DC-DC变换器，将光伏阵列输出的低压直流转换为高压直流，为后面的逆变环节提供直流输入。如果采用非隔离的DC-DC系统，其升压能力将受到限制，达不到实际应用的要求。使用高频变压器隔离的DCDC变换器，可以更容易地实现升压，控制也更灵活，并且在实现电压等级变换的同时，还可以实现电气隔离。从图2.3中可以看出DAB拓扑结构是由两个两电平的VSC与一个交流变压器共同组成成。2.3 并网系统中变压器的要求在光伏直流并网系统中，直流变压器需要具备高升压比和单向大功率传输的功能，同时考虑到高、低压侧电缆和相关设备的绝缘成本和安全性，可以使用隔离型DC-DC变换器，同时考虑到中压侧高电压应力，还可以使用电容滤波方案。在实际运行中，直流变压器应该具备故障隔离能力，来避免故障扩散引起的系统解列，如果系统严重故障严重，则需首先保证设备及自身安全，且在故障清除后快速维修以求恢复供电能力。在并网系统中要更好的保护电路就需要注意以下几点：(1)高电压应力：在光伏中压直流汇集系统中，当系统中的中压直流电网与直流变压器连接时，中压侧的电压应力会很高，受目前商业功率半导体技术的影响，中压侧主要采取器件串联或模块串联的方式。而对于绝缘型电路，为了获得直流电压，需要对其进行整流和滤波，因为在高电压环境下，电压峰值对装置的选择有一定的限制，就可以选择电容滤波。(2)故障隔离和恢复供电：因为直流电不能自然地过零，因此很难灭弧，而且有低阻尼现象的出现，这将使故障电流迅速地升高，就要求元件具有较强的故障识别能力，并具有较快的隔离速度。(3)绝缘要求：在光伏直流集中发电系统中，母线电压可达到数千伏特，若无电气隔离，则需将BooSt直流组件与光伏阵列按中压设计方案对地绝缘，并且容易出现直流变压器一侧单级接地故障。如果两边不采取电气隔离措施，则会使另外一边的对地电压快速升高，超过其额定电压的安全范围，因此，必须采用中高频和直流变压器相结合的方式，这种方式不仅能够实现电气隔离，还能减少对太阳能电池的绝缘要求，而且还能极大地提高太阳能电池并网的可靠性。(4)单向大功率传输功能：因为光伏阵列不会出现潮流反向之类的问题出现，所以不需要考虑双向功率方面的问题。这样就可以适当减少变流器的设计难度。目前出现的大功率集中式逆变器功率普遍介于500KW和IMW之间，就需要直流变压器的容量与光伏阵列相当，以此来提高效率。2.4 系统可能遇见的故障及改进策略由于光伏并网系统采用电压互感器实现了直流向交流的变换，就需要大量的电力电子设备的接入，这就导致了光伏并网系统在故障初始阶段以及故障切断阶段的瞬态特性十分复杂。造成这一差异的因素除了与光伏并网系统中的逆变器调制、死区等因素相关外，还与电网中的谐波电压、三相不对称等因素相关。西班牙的萨拉斯等人已经用试验方法证明了在太阳能电池板上有直流电注入现象。在线性区与非线性区两种运行方式下,低压穿越内环控制将会出现在非线性运行区域，因饱和引起的闭环系统性能恶化，会在交流侧形成一个工频周波的瞬态尖刺电流。常见的故障清除主要有两种：(1)中压母线的短路故障和故障清除：在中压直流母线电压下，与大多数直流变压器的中压侧相关联，从而直接引起故障，且故障影响巨大。此时，若有一段发生了电路短路，则会出现滤波电容会直接短路，并同时向故障点放电，就会出现变压器的中压侧电压为零，这就会导致低压侧电流快速增大，因此，直流变压器的过流保护装置起到了非常重要的作用，能够及时闭锁，保护低压侧阀组的触发脉冲装置。通过这种方法，实现了在直流变换器中避免电流故障的目的，实现了对线路的保护。由于持续输出侧的光伏最大模块会引起低压母线电压快速上升，从而触发光伏模块针对过压的电压保护，同时光伏直流模块会从运行系统中退出，从而导致系统解列。因此，将低压母线电压维持在一个较高的水准，能有效缩短故障排除后重新启动的时间。(2)光伏并网发电系统中的变压器故障：在实际的工程设计中，必须保证并网时，额定电流在三相短路电流的10%以下。此外，该系统的总装机容量不能超过前一级变压器额定装机容量的25%,且该系统的总装机容量不能超过前一级变压器额定装机容量的25%o在电力系统中，应优先选择380V电压等级、终端分散接入、无逆流接入、就地消纳，以减少对电网的影响。也正是因为这个原因，在没有余电上网需要的情况下，与其在100.4kV变电站低压母线处并网，不如在10/0.4kV变电站低压母线处并网更好。当前，有关研究多集中在包含光伏电源接入的继电保护方面，而很少关注光伏电源直接接入的功率保护。光伏并网系统以VSI为主要方式实现从直流到交流的转换，其过程中需用到大量的功率电子器件，使得光伏并网系统出现故隙时和故障切除过程中的瞬态特性操作变得非常复杂。于是对于光伏发电并网系统的谐波分量，相关学者开展了相对应研究工作。不同谐波的电流不仅会产生与光并网发电系统的逆变器调制和死区等原因有关，还与电网产生的谐波电压和三相不平衡有关。对并网逆变器来说，在直流变压器集中端发生故障的情况下，其直流侧电流方向不会发生变化。而当故障发生在直流输电线上时，由于其内部子组电容迅速放电，其直流侧电流将立即发生逆转。因此，可以根据现场的直流电流方向判断出系统的故障范围，从而判断出是否需要闭锁网。2.5 小结在各个电厂的光伏并网系统中，升压直流变压器和逆变器共同完成了光伏并网发电直流侧转换到交流侧的工作，这两种设备构成了一个统一的整体，因此他们的匹配性会对并网系统的安全可靠性产生直接的影响。另外，也需要注意以下几点：(1)不能将两个线圈的中性点连在一起；(2)分路线圈的设计要保证有较大的分裂阻抗与较小的耦合电容；(3)低压输电线的设计要考虑到逆变电流脉动电压和线路电压之间的相互影响，并要考虑到对地的绝缘特性；(4)在设计逆变器时，应对逆变器中可能出现的电流直流成分进行抑制，使其不会对变压器造成任何影响。在并网系统中，需要了解其工作原理和各部分元件的意义，设计合理的保护电路，防止故障的发生。若遇到无法避免的故障，则需在保证自身安全的前提下尽快排查故障原因，解决问题，以求尽快恢复供电。由于太阳辐射的随机性和白天黑夜的不确定性，光伏并网装置的利用率将大大降低,且装置频繁的切换将给电网的稳定性带来不利的扰动。光伏并网通常需要穿越特高压输电线路，会使得输电线路上的电容器在输电过程中被谐波的影响，容易发生变形，导致电压超标，影响电网的安全运行，严重时还会危及电网的正常运行，导致终端的电能质量急剧下降。3并网光伏系统中的直流变压器应用仿真3.1 并网光伏系统组成光伏发电系统由光伏组件构成，通过串联连接汇聚到同一个直流汇流箱，其主要组件有：（1）光伏阵列；（2）直流汇流箱；（3）直流配电柜；（4）并网逆变器；（5）交流配电柜。其工作原理是，光伏发电系统的光伏阵列在太阳辐射的作用下，将太阳能转化为电能，再通过直流汇流箱，把电能送入直流配电柜，然后由并网逆变器进行逆变，把电能转换为交流电，首先应用于建筑自身负载，再将多余的电力运送至公共电网，从而完成并网。其原理如图3.1所示。图3.1光伏发电系统分布式光伏并网是指将太阳能电池板和电网相连，实现光伏阵列和电网的一体化。当有阳光辐射时，逆变器将光伏阵列所发的直流电逆变为交流电，然后将产生的交流电直接提供给交流负载，或者直接将电力接入电网。在没有日照的情况下，负荷使用的电力由电网提供。在独立光伏系统中，由于太阳能电池板直接与电网相连，系统中所需的蓄电池将由电网代替。3.2 并网系统中的直流变压器仿真原理光伏并网系统，光伏电压往往较低，不满足并网要求，需要通过升压电路升压来满足并网电压要求，此仿真采用DAB拓扑作为直流变压器将输入低压直流电变换为满足11则仿真实验成功。/JsO控制部分受控直流电压源部主电路部分单相并网要求的高压直流电，设定输入电压50-1OOV,输出电压380V,变压器变比1:5,开关频率20kHz,额定输出时,移相比D=O.25。电流设置2.63A左右,若输出功率IkW,其中系统原理图如图3.2所示。其详细原理见附录仿真系统原理图所图3.2仿真系统原理图如图3.2所展示，在仿真系统电路中，主要由三部分组成：受控直流电压源部分、主电路部分以及控制部分。3.2.1 仿真受控直流电压源部分在系统中用受控直流电压源充当输入电压源，0-0.05s输入电压为50V,0.05-0.1s输入电压由50V突变到100V,实现输入电压的突变。受控直流电压源输出配置如图3.3所示。受控直流电压源系统主要模拟光伏阵列，根据实际运行中的光伏系统所发电流的电压进行调整，来模拟不同输入电压时，直流变压器升压后的直流电输出情况，并通过输入输出对比了解变压器的意义。Steptime:Ilo.05Initialvalue:500Finalvalue:0100Sampletime:0DInterpretvectorparametersas1D3Enablezero-crossingdetection图3.3系统受控直流电源配置3.2.2 仿真主电路部分在系统主电路部分采用DAB(双有源全桥)拓扑，能够实现输入输出之间的电气隔离，还能实现开关管零电压开通，在减少电压波纹时具有显著功效。系统主电路部分的场效应晶体管配置如图3.4所示。ParametersFETresistanceRon(Ohms):0.00TInternaldiodeinductance1.on（三）:OWInternaldioderesistanceRd(Ohms):o.oi11InternaldiodeforwardvoltageVf(V):O一11InitialcurrentIc（八）:OI臼SnubberresistanceRs(Ohms):图3.4系统主电路场效应晶体管配置3.2.3 仿真控制部分在系统中电压设定值380V减去电压实际值得到电压误差值，对电压误差值进行PI运算得到移相比，对副边驱动信号进行移相实现电压闭环控制。并且通过延迟开通模块给驱动信号加入死区。控制部分原理图如图3.5所示。图3.5系统控制部分其中延迟模块主要由四部分组成：OnDelay>0nDelay1>OnDelay2以及OnDelay3。而系统中的NoT、Delay、P和f(u)共同构成移相系统对副边进行移相来实现闭环控制。系统中的滤波系统构造图见图3.6,OnDeIay构造见图3.7。i=Ax+y=C+DmOut图3.6系统滤波系统图3.7OnDelay构造图在OndeIay中核心部分主要是开通延时模块(ONDelay)和关闭延时模块(OFFDelay),开通延时模块构造图见图3.8,关闭延时模块构造图见图3.9。DeIay模块是一种基本的时间延迟模块，它可以将输入信号延迟一定的时间后输出。DeIay模块可以用于模拟延迟、存储、缓存等功能。在SimUlink中，Delay模块可以用来模拟系统响应时间，如电路的传递时间。图3.8开通延时模块构造图图3.9关闭延时模块构造图而在开通延时模块和关闭延时模块中的主要组成是：边缘检测器(EdgeDetector),主要用于边缘检测,以离散型的差分算子运算图像亮度函数的梯度的近似值。见图3.10和采样保持电路(SamPleandHOld)见图3.11,主要用来把上一个点的采样值保持到下一个点。图3.10边缘检测器(EdgeDetector)OnInd>TKjD图3.11采样保持电路(SamPIeandHold)其中，边缘检测器的组成是上升脉冲(POSitiVeEdge)和下降脉冲(NegaIiVeEdge),上升脉冲结构见图3.12,下降脉冲结构见图3.13。其主要作用是让电路在开通和关闭的一瞬间输出信号，发生动作。回3.3 仿真结果及分析3.3.1 仿真输入输出电压通过示波器可以观察到开关管电压达到0之后驱动波形才达到高电平，开关管才开始导通，实现了零电压开通的软开关效果。开关管驱动与两端电压波形如图3.14所示,其中上下分别表示开关管驱动波形和开关管两端电压波形。S00610200610300610400610600610600610700610800610时间/s千死修T=O100图3.14开关管驱动两端电压波形。示波器显示系统在0-0.05s输入电压为50V,0.05S时输入电压阶跃突变到100V。其中输入电压波形如图3.15所示。此显示展示了仿真系统的输入电压，主要模拟实际情况中照光伏阵列的输出，可按照需求调节。时间/s-005OMOOT000009Ql图315输入电压波形/S图3.16输出电压波形：系统在0-0.05s输入电压为50V,输出电压经过调节最终稳定在380V与设定值一致，0.05s时输入电压突增，输出电压略微上升，经过调节最终仍然稳定在380V。可见在50-1(X)V输入电压范围内输出电压均可稳定在设定值380V。输出电压波形如图3.16所示。若将示波器显示结果放大，即可观察到输出电压纹波，电压纹波约为0.22V,输出电压波纹如图3.17所示。在380V的电路中，波纹较小，由此可以说明所使用DAB系统的优良性能。时间/s图3.17输出电压纹波3.3.2 仿真输出电流根据示波器显示输出电流波形图可知,输出电流约为2.62A。输出电流波形如图3.18所示。符合实验设计预期目标。时间/s1二A00901*笈4TRIg图3.18输出电流波形3.3.3 仿真输出功率根据最终输出功率波形显示输出功率为IkW满足设计要求。可以说明模拟仿真实验成功，可以在实验条件下升压满足并网要求。输出功率波形图如图3.19所示。图3.19输出功率波形3.3.4 仿真结果分析在仿真中，利用变压器将50V电压升压至380V,又根据示波器结果放大后观察电压波纹，变化较小，说明变压后的电流输出稳定，符合并网要求。且在电流按照预定值2.62A情况下输出功率1kW,符合预期目标，展示了直流变压器在并网光伏系统中的作用，证明了其重要性。4结论与展望4.1 结论在文中的仿真过程中通过Simulink搭建光伏并网系统中的直流变压器，因为在光伏系统中，光伏阵列所发的电往往电压较低，不能满足并网要求，就需要通过升压电路升压来满足并网要求。在仿真过程中采用DAB拓扑将输入的低压直流电升压为满足单相并网要求的高压直流电。在仿真过程中使用受控直流电压源来充当输入电压源，使用双有源全桥拓扑结构不仅能实现输入与输出间的电气隔离，并且还能实现开关管零电压开通。在仿真中用设定的380V减去实际值得到电压误差，并通过误差得到移相比，然后对副边移相实现闭环控制。对于仿真结果，通过观察示波器，可以得到开关管驱动与两端电压波形，输入输出电流与电压波形，以及输出功率波形。最终得到输出功率为IkW,满足设计要求，说明实验仿真设计成功，直流变压器满足并网系统。虽然仿真模拟的为理想情况，与实际应用过程可能略有不同，但面对真实情况做出相应合理的调整，就可投入到实际的应用生产中去。在并网过程中，可能会遇到各种问题，需要合理调整电路，及时对电路进行闭锁，又要合理规避死区电压对电路造成的损害等等，实际遇到的情况可能比实验过程中遇到的问题更多，就需要对电路进行合理的保护，比如使用隔离型DC-DC变换器以及使用电容滤波方案。在光伏并网过程中，直流变压器应该具备故障隔离能力，来避免故障扩散引起的系统解列。若在工作中遇到严重故障，则需首先保证设备及自身安全，然后在考虑尽快恢复供电。在电网运行过程中可能遇见各种问题，只有清楚理解其工作原理，才会在面临问题时做出最合理的解决方式。4.2 展望人类发展几千年来，对于能源的需求从未停止，从最开始的柴薪能源到后来的一次不可再生能源再到现在的可再生清洁能源，能源的开发和使用也在侧面反映人类的科技发展阶段。如今，环境污染日益严重，绿色发展不断被带入到生活的方方面面，发展使用绿色能源势在必行。太阳能作为新型能源的代表，拥有其他新型能源所不具备的优势，它含量高，几乎无污染，不会对周围环境产生噪音以及可以使用周围零碎空间等等，太阳能发展潜力巨大。随着太阳能的不断发展，将会对并网系统产生前所未有的机遇和挑战，现有的技术终有一天将会落后于时代，因此只有跟随时代不断发展，不断更新换代才能满足人们不断提高的需求。作为光伏并网系统中的重要元件，直流变压器发展飞快，目前己经出现多种新型号的直流变压器，可以完美取代传统的变压器，并且各种型号的变压器可在不同场景解决不同问题，以满足人们的各种需求。目前主流的变压器基本原理和结构相同，都是通过电磁感应原理工作，通过两组线圈工作，初级线圈产生磁场，然后次级线圈产生电动势以此完成变压，并通过调节初级线圈和次级线圈的匝数比来控制变压后电压大小。而除了基本原理相同，现有变压器又在细节方面不同，比如隔离型直流变压器和非隔离型直流变压器，它们拓扑结构不同，于是存在各种不同的优缺点，可适用于不同场景。这种例子还有很多，因为需求不同，所以发明的产品不同，找出适合自己的才是挑选变压器的首要目标。直流变压器将会随着科技发展不断优化，但其基本原理永远不会变化，在未来，直流变压器仍有很大的发展空间，了解其工作原理以及正确使用方法，将会迎来巨大机遇。参考文献1王利宁,苏义脑,陆亚晨,等.实现碳中和目标的路径与对策J.石油科技论坛,2022,41(1):63-70.宋国恺.中国落实碳达峰、碳中和目标的行动主体及实现措施J.城市与环境研究,2021(4):47-60.3王启同,张兆云,孙裾,王星华.直流变压器研究综述J.湖北电力,2020,44(06):18-26.4奚鑫泽,徐志,高尚.直流变压器光伏中压并网故障运行特性研究J.电力科学与技术学报,2020,35(05):89-95.5赵海林.光伏发电系统经MMC并网控制策略的研究D.北京交通大学,2022.6李思雨.光伏并网发电系统下变压器故障特性及差动保护研究D.东北电力大学,2021.庞晓霞,熊小俊.光伏并网技术要点浅析与应用探讨J智能建筑电气技术,2022,16(04):46-49