光-氢转换系统电力电子模块研究
4 电力电子模块拓扑选择与建模
4．1 电力电子模块拓扑
光伏电池输出低压直流电，可与相应电压等级的电解槽匹配制备氢气；为在不同光照情况下保证光伏利用率，需使用一级DC／DC变换器跟踪不同光照下的最大功率。考虑到电解槽对供电电流纹波耐受能力及系统的功率密度，设计中采用图2所示的双相降压变换器向电解槽供电。
因两路电感电流相差180°，可得更高频、更小的输出电流纹波；相对于单相降压变换拓扑而言，在相同输出电压纹波情况下，双向变换器可选取容值偏小的固态电容以增加变换器使用寿命。
4．2 变换器建模
由于双相降压变换器的每相元件参数均相同，现对其中一相进行分析。利用等效电源法，可将二极管端电压uVD用开关函数d(d=1或0)与电源电压Us的乘积来等效，即uVD=dUs，分别对Us，d引入小信号扰动可得图3小信号s域等效电路。
若要将光伏功率以电流源形式并入直流网络，需要控制双相变换器的输出电流，则系统控制对象为占空比对电感电流的传递函数，由图3可求出控制对象G(s)公式为：
5 数字控制系统设计
单路本地电流控制系统框图如图4所示，其中，r(s)为给定参考信号，r(s)为反馈信号，e(s)为误差信号，C(s)为控制器传递函数，G(s)为控制对输出电流的传递函数，H(s)为传感器反馈网络传递函数。对于第2路电流，采用相同控制器结构与参考值，形成一个并行双路闭环系统。
根据稳态运行时的参数及电路参数，在控制对象中，Us=28 V，Req=0．14 Ω，L=40 μH，C=20 μF。电流反馈网络采用开环霍尔传感器ACS714加低通滤波器，可求得反馈网络传递函数为：
H(s)=K／(R1C1s+1) (3)
式中：K=0．033；R1=100 Ω；C1=0．1μF。
控制器采用单零点PI算法，则：
C(s)=(Kps+Ki)／s (4)
由上述分析可得闭环传递函数为：
φ(s)=C(s)G(s)H(s) (5)
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