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光伏发电技术 PWM控制 LLC谐振 三电平 ★ 5.0

一种融合三电平双 Boost 与 LLC 的光伏-电池系统三端口变换器

A Three-Port Converter by Merging Three-Level Dual-Boost With LLC for PV-Battery Systems

作者 Shaofan Zhang · Ting Qian
期刊 IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
出版日期 2025年6月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 PWM控制 LLC谐振 三电平
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 三端口转换器 光伏-电池系统 软开关 系统稳定性 混合控制策略
语言:

中文摘要

本文提出了一种面向光伏(PV)-电池系统集成的新型三端口变换器(TPC)拓扑。通过开关器件复用,将三电平双 Boost 变换器与全桥 LLC 变换器集成,简化了功率转换过程并实现软开关,提升了效率与功率密度。三电平结构有效缓解电池放电电压波动,交错结构降低了光伏侧电流纹波,增强了系统稳定性。采用混合 PWM-PFM 控制策略,实现各端口独立高效的功率管理。理论分析与实验结果验证了该 TPC 设计的有效性。

English Abstract

This article presents a new three-port converter (TPC) topology optimized for photovoltaic (PV)-battery system integration. By integrating a three-level dual-boost converter with a full-bridge LLC converter via switch sharing, the proposed TPC simplifies power conversion and enables soft-switching, resulting in a more compact, efficient and cost-effective design. The three-level configuration effectively manages fluctuations in battery discharge voltage, while the interleaved structure reduces ripple currents in the PV panel, enhancing system stability. A hybrid PWM-PFM control strategy enables independent and efficient power management across all ports. The design and performance of the TPC are validated through theoretical analysis and experimental results.
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SunView 深度解读

该三端口变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器及光储一体化产品具有重要应用价值。三电平双Boost与LLC谐振集成方案可直接应用于光伏-储能系统的功率变换级,通过器件复用提升功率密度,契合阳光电源PowerTitan大型储能系统的高集成度需求。交错三电平结构有效抑制光伏侧电流纹波,优化MPPT性能,同时缓解电池宽电压范围波动问题,延长储能系统寿命。混合PWM-PFM控制策略可融入现有SG系列光储逆变器控制架构,实现光伏、电池、电网三端口独立高效管理。软开关技术与阳光电源SiC器件应用方向高度契合,可进一步提升系统效率至98%以上,降低散热需求,为下一代高功率密度储能变流器提供拓扑创新思路。