针对小型并网型风力发电系统中对直流变换器高效高增益性能的需求，本文研究了一种可变结构型多谐振软开关直流变换器，其获得了较窄频率范围内的宽电压增益范围调节的能力，最高运行效率达97.6%。

团队介绍

天津大学电气自动化与信息工程学院王议锋老师课题组

王议锋，博士，副教授，博士生导师，研究方向为先进电力电子技术在电网中的应用。参与项目为国家重点研发计划项目“中低压直流配用电系统关键技术及应用”，用电部分负责人；国家高技术研究发展计划（863计划）“光伏微电网核心设备与控制系统研制及示范应用”，子课题负责人；国家自然科学基金面上基金项目，分布式储能用高频高增益多谐振双向直流变换器及其运行控制，项目负责人；国家自然科学基金青年基金项目“针对直流微电网的分布式直流DVR 系统研究”，项目负责人；中国工程院战略咨询项目，天津市新能源并网发电及直流配用电装备产业技术发展战略，项目联系人及子课题3负责人。

陈梦颖，博士研究生，研究方向为谐振型软开关直流变换器及其控制技术。参与项目为国家重点研发计划“中低压直流配用电系统关键技术及应用”；国家高技术研究发展计划（863）“光伏微电网核心设备与控制系统研制及示范应用”；国家自然科学基金“分布式储能用高频高增益多谐振双向直流变换器及其运行控制”。

研究背景

小型风力发电是新能源发电的重要形式，具有能源可再生、清洁无污染的优点。根据并网形式，小型风力发电系统可分为离网型和并网型。离网型风力发电系统可将获得的能量经电力电子装置直接供给负载或储能单元，结构简单、供电可靠性强，但其供电形式单一，不具广泛适用性；相较之下，并网型风力发电系统能够将捕获的能量经电力电子变换装置输送入电网，供多种形式负载使用，有效地拓宽了应用范围。

典型的小型并网型风力发电系统由整流器、直流变换器和逆变器组成。但大部分风场具有风速小、风速波动大、系统收集能量较少的特点，使得前级整流器输出电压难以满足后级逆变器并网要求。因此，研究具有较高升压能力的中间级直流变换器具有重要意义。

论文所解决的问题及意义

本文提出了一种可变结构型多谐振软开关直流变换器。该变换器基于双变压器结构，通过控制辅助开关管的通断可实现谐振腔结构的转换，进而使得电路可适应多种工况。CLTCL变换器的双变压器结构有助于实现高增益性能，突破调压范围小的限制；LCLCL变换器传递一次和三次谐波有功功率有助于实现高效率变换，解决效率低下的问题。

论文方法及创新点

利用辅助开关管转换变换器谐振腔结构实现拓扑切换；利用CLTCL变换器双变压器结构实现高增益性能；利用LCLCL变换器传递一次和三次谐波有功功率实现高效率变换。

结论

本文提出了一种可变结构型多谐振软开关直流变换器。通过控制辅助开关管的通断，变换器可工作在 FB-CLTCL、FB-LCLCL和HB-LCLCL 三种模态下。此变换器可在较窄频率范围内实现宽电压增益可调的有益效果，同时获得较高的变换效率。最后，基于实验样机验证了变换器最高电压增益值达5倍左右，最高变换效率达97.6%。

引用本文

陈梦颖, 王议锋, 陈庆, 杨良, 韩富强. 一种可变结构型高效宽增益多谐振软开关直流变换器[J]. 电工技术学报, 2021, 36(20): 4225-4236. Chen Mengying, Wang Yifeng, Chen Qing, Yang Liang, Han Fuqiang. A Variable Topology Multi-Resonant Soft-Switching DC-DC Converter with High Efficiency and Wide Gain. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(20): 4225-4236.