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在電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用中，電流型隔離雙向直流變換器由于具有低電池電流紋波、高升壓比、低損耗等多種優(yōu)點而得到了研究人員的關(guān)注，有學(xué)者從電路拓?fù)鋬?yōu)化、軟開關(guān)實現(xiàn)、損耗優(yōu)化等方面對單個變換器的穩(wěn)態(tài)工作特性進行了研究。當(dāng)電池儲能系統(tǒng)需要擴容時，將多個由蓄電池和電池儲能變換器組合而成的“電池儲能模塊”在直流母線上并聯(lián)起來是一種常見的方法，從而形成了多個變換器模塊一端獨立、一端并聯(lián)的并聯(lián)形式。

與常見的兩端并聯(lián)的組合方式相比，這種連接方式能夠有效利用現(xiàn)有的儲能模塊，擴容更為方便，但是罕有文獻針對這種連接方式下的并聯(lián)穩(wěn)定性和均流效果進行研究。由于雙向直流變換器中不存在能夠阻斷雙向電流的二極管，更易產(chǎn)生在并聯(lián)系統(tǒng)中的環(huán)流，破壞變換器的正常運行，因此并聯(lián)模塊之間的均流是十分重要的。

常見的變換器并聯(lián)均流方法可分為有通信和無通信兩大類。有學(xué)者提出的主動均衡方法通過數(shù)據(jù)總線控制數(shù)據(jù)的傳送和自動擇主邏輯的實現(xiàn)，均流效果較好，但是模塊間通信的存在使得系統(tǒng)難以通過簡單的增減模塊數(shù)量來擴容，而且通信中斷、干擾甚至延時都會導(dǎo)致整個并聯(lián)系統(tǒng)的失效，存在單點故障的可能。

無通信的并聯(lián)均流方法以下垂控制為代表。與傳統(tǒng)的下垂控制不同，傳統(tǒng)下垂控制是通過控制環(huán)路在并聯(lián)端口上虛擬出一個阻抗，從而實現(xiàn)電流的均分。一般地，下垂控制的準(zhǔn)確度相對較低，并聯(lián)模塊間的環(huán)流更為明顯。

而對于電流源型雙向直流變換器，有學(xué)者提出了將下垂特性設(shè)置在直流母線電壓與蓄電池電流之間的下垂曲線。這一方法能夠直接控制蓄電池電流，在更容易保證蓄電池安全運行的同時，避免了增加直流母線電流傳感器。

除了上述這些常規(guī)方法，也有文獻使用模塊間電路或者磁路的耦合來均衡并聯(lián)電流，但是該類方法依賴變換器的自身特性，難以推廣到其他拓?fù)涞淖儞Q器，而且模塊間的這些耦合會破壞模塊的獨立性，在模塊化并聯(lián)結(jié)構(gòu)中難以應(yīng)用。綜上所述，這些并聯(lián)均流方法大多應(yīng)用于兩端并聯(lián)的組合方式上，對于一端獨立、一端并聯(lián)組合并聯(lián)的穩(wěn)定性問題研究較少，仍有待解決。

為解決多個電流源型隔離雙向直流變換器掛接在母線上產(chǎn)生的并聯(lián)環(huán)流問題，南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院的研究人員張曌、謝少軍、尚曉鳳、楊楷文，在2022年《電工技術(shù)學(xué)報》增刊1上撰文，首次分析指出了電流源半橋變換器在一端獨立、一端并聯(lián)結(jié)構(gòu)下環(huán)流產(chǎn)生的原因在于變換器的端口導(dǎo)納在諧振頻率附近會由容性變?yōu)楦行浴；诖耍麄兲岢隽艘环N簡單的變換器并聯(lián)環(huán)流抑制方法。

研究人員首先基于變換器的直流母線端口導(dǎo)納，分析得到并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定和并聯(lián)模塊間電流均衡的通用條件；進而針對電流源半橋變換器的結(jié)構(gòu)特點與控制策略，以及基于通用平均模型得到的變換器的開環(huán)傳遞函數(shù)，結(jié)合下垂控制的控制框圖，分析推導(dǎo)電池儲能模塊的直流母線側(cè)端口導(dǎo)納表達式；通過將變換器的端口導(dǎo)納代入并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定和并聯(lián)模塊間的電流均衡條件，發(fā)現(xiàn)變換器內(nèi)在的LC諧振結(jié)構(gòu)是并聯(lián)環(huán)流存在的重要原因；最后分析直流母線端口電容對端口導(dǎo)納的影響。

他們的仿真結(jié)果驗證了所提環(huán)流抑制方法的正確性，本次研究從理論上分析得到并證明了電流源型隔離雙向直流變換器并聯(lián)環(huán)流存在的原因，從而為變換器的并聯(lián)組合的穩(wěn)定運行提供了一種可行的方法。

本文編自2022年《電工技術(shù)學(xué)報》增刊1，論文標(biāo)題為“電流源雙向直流變換器的并聯(lián)環(huán)流抑制方法”。本課題得到了國家自然科學(xué)基金的支持。