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近年來，基于電池或超級電容的儲能系統(tǒng)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展得到了越來越多的關(guān)注，在智能電網(wǎng)、電動汽車、軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。儲能系統(tǒng)中雙向DC-DC變換器（Bidirectional DC-DC Converter, BDC）是實現(xiàn)儲能單元與直流母線間能量交換的核心設(shè)備，影響著儲能系統(tǒng)的性能。所以，BDC的設(shè)計與控制技術(shù)已經(jīng)成為了儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究熱點之一。

BDC可以分為隔離型與非隔離型兩大類。變壓器的存在使得隔離型BDC安全性較高，但體積龐大，效率較低，在大功率儲能系統(tǒng)中應(yīng)用較少。而非隔離型BDC具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本低等優(yōu)點，更適用于大功率儲能系統(tǒng)。

目前常見的非隔離型BDC主要有半橋型拓?fù)?、交錯并聯(lián)型拓?fù)?、多電平拓?fù)湟约凹壜?lián)模塊化拓?fù)涞?。半橋型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制較為簡單，但系統(tǒng)所需無源濾波器件體積較大，且開關(guān)器件的電壓及電流應(yīng)力較高。交錯并聯(lián)拓?fù)淇捎行Ы档烷_關(guān)器件的電流應(yīng)力，但器件的電壓應(yīng)力仍較大。

有學(xué)者提出了一種三電平BDC，克服了傳統(tǒng)半橋型BDC的缺陷，但在大功率場合仍需要較大的濾波器件。級聯(lián)型變換器具有結(jié)構(gòu)簡單靈活、易于拓展、控制方便等優(yōu)點，近年來受到了廣泛關(guān)注。M.M.Daniel等首次提出了一種適用于儲能系統(tǒng)的級聯(lián)型雙向DC-DC變換器（Modular Multilevel DC-DC Converter, MMDDC）。

相較于傳統(tǒng)拓?fù)?，MMDDC在中高壓大功率儲能系統(tǒng)中具有明顯的優(yōu)勢：①模塊化串聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以使低壓開關(guān)器件應(yīng)用于中、高壓系統(tǒng)；②能夠在不改變開關(guān)頻率的前提下提升系統(tǒng)電流的脈動頻率，從而降低系統(tǒng)濾波元件的體積；③具備動態(tài)能量控制功能，避免外部均衡電路的使用，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

在此基礎(chǔ)上，武偉等對該拓?fù)涞哪芰抗芾砗碗妷壕獠呗赃M(jìn)行了研究。有學(xué)者分別對該變換器的開路故障檢測方法和均衡控制策略進(jìn)行了研究，進(jìn)一步推動該變換器在儲能系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。

但是，通過前期研究發(fā)現(xiàn)MMDDC也存在一定的不足之處：①該變換器以升壓的形式進(jìn)行能量存儲，儲能側(cè)的電壓等級較高，且模組數(shù)量較多；②子模組占空比在0.5~1之間，工作范圍較??；③當(dāng)母線電壓受負(fù)載波動瞬時升高時，子模組上橋臂反并聯(lián)二極管會提供電流導(dǎo)通路徑，易使系統(tǒng)過電流運行，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全。

為了解決MMDDC的過電流問題，有學(xué)者提出了一種改進(jìn)型模塊化多電平變換器，通過在變換器前端增加開關(guān)器件和續(xù)流二極管，并配以峰值電流控制，來實現(xiàn)對系統(tǒng)電流的嚴(yán)格控制。但該方案中增加的開關(guān)器件需要承受較大的電壓及電流應(yīng)力。

為了解決傳統(tǒng)模塊化多電平變換器應(yīng)用于儲能系統(tǒng)中存在的問題，江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的研究人員劉樂、畢愷韜、朱一昕、樊啟高、顏文旭，在2022年《電工技術(shù)學(xué)報》增刊1上撰文，提出一種新型阻抗源模塊化雙向功率變換器。