电动汽车中新型双向DC/DC变换器建模分析

非隔离型双向DC/DC变换器广泛应用于混合直流供电系统中,针对电动汽车超级电容与蓄电池的混合供电系统,以新型交错并联型Buck/Boost变换器为研究对象,采用状态空间平均法,建立了Boost状态连续模式(CCM)下的交流小信号模型,得到了电路模型的开环传递函数。分析幅频特性曲线可知,变换器低频段斜率为0 d B/dec,系统存在稳态误差,中频段穿越频率过高,系统超调量较大,高频段以-20 dB/dec斜率变化,高频抗干扰能力较差。基于此,为变换器设计了平均电流补偿网络,理论分析系统的稳定性、动态响应速度和高频抗干扰能力都得到提高。同时仿真验证可知:当输入及负载跳变时输出电压在10 ms内都能快速稳定,且输出电压波动不超过1.5%,满足电动汽车储能系统要求。

基于VSG的LCL型微网逆变器技术研究

为使并网逆变器能更好地配合大电网运行,采用模拟同步发电机的控制方法,使分布式发电系统借鉴成熟的电力系统控制方案,实现多模式运行。基于虚拟同步发电机的控制方法,改进了虚拟调频以及虚拟励磁系统,配合虚拟惯性有效地改善了系统在离网运行状态下由于负荷变化引起的频率不稳定问题;同时对三相LCL滤波器性能进行了分析,通过在电容侧增设无源阻尼电阻的方法,可以有效地抑制谐振尖峰,增强系统的稳定性。最后,通过MATLAB/Simulink的仿真实验验证,证实了所采用方法的有效性。

燃料电池发电系统中高增益直流变换器控制回路的设计

燃料电池输出电压具有低等级和宽范围变化的特性。为满足直流负载或后级逆变器的需求,设计一种具有较高电压等级且稳定的高增益直流变换器是关键。文章分析单管高增益二次型Boost变换器的主电路拓扑结构、工作原理及稳态性能,通过对其小信号建模及频域特性分析可知:被控制对象的开环传递函数中含有2个谐振尖峰,系统稳定性差,需在控制回路中加入相应的补偿网络。为此,设计了控制回路的补偿网络并对控制回路参数进行选取。仿真和实验结果表明:输出电压都能稳定在期望值50 V;仿真输出电压纹波为2%,实验输出电压纹波为2.5%。同时由实验结果还知,满载时变换器工作效率最高达到90%。仿真和实验结果验证了变换器设计的正确性和可行性。

基于全通滤波器的比例复数积分控制分析

传统比例积分控制单相并网逆变器存在稳态幅值和相位误差问题,同时谐波成分较大。基于此,采用具有零稳态误差和低谐波注入特点的比例复数积分(PCI)控制方法,复数环节通过全通滤波器实现,在单相并网逆变器系统中,无需构造虚拟三相坐标系或者dq坐标系,简化了控制系统结构。用Simulink对相同条件下的PI和PCI控制进行了仿真分析,PI控制的单相逆变器输出电流THD值为0.83%,而PCI控制的THD值为0.46%,若再加入多重PCI控制,可降至0.25%。仿真结果验证了PCI控制下的单相并网逆变器具有良好的稳态性能以及对并网电流谐波的抑制作用。

一种新型交错并联型buck变换器

通过传统buck变换器的三端口网络模型中引入一个开关电容,得到了一种新型带开关电容交错并联buck变换器。通过对新型变换器进行理论分析可知,与传统buck变换器相比,当占空比D<0.5时,新型变换器不仅输出电流纹波减小,且在相同占空比下实现了更高的电压增益;同时开关管的电压应力减小,其电流应力均为输出电流的一半,有利于器件的选择和散热。因此新型变换器非常适合于低输出电压、大电流的场合及输入、输出电压相差较大的系统。最后通过仿真验证了理论分析正确性。

一种新型的单相逆变器并联控制方法

在并联系统中,逆变器输出电压幅值、频率或相位的微小差异都会产生环流,造成系统无法正常工作。引用三相VSG的控制原理,分析了单相逆变器并联系统均流控制方法。用同步发电机转子运动方程对其调速性能进行模拟,消除了无功功率和线路阻抗之间的耦合关系,更好地实现均流。加入虚拟阻抗后,使系统呈现近似感性,减小线路阻抗对整个系统的影响。仿真结果表明:并联系统环流得到有效抑制,减小到0.008 A左右,孤岛运行时输出电流谐波含量在0.8%,系统的频率能较好地稳定在50 Hz。基于VSG的控制方法能够为单相并联逆变系统输出电压提供频率、相位和和电压支撑。

电网负荷侧的虚拟同步电动机整流技术研究

为减小电动汽车充电对电网造成的电力谐波污染,研究了一种低THD的虚拟同步电动机整流技术。在整流器交流侧加入串联无源阻尼的LCL滤波器,降低成本并抑制了谐振尖峰,有效地提高电网电能质量。对基于虚拟同步电动机原理控制策略的三相可控整流进行了仿真,仿真分析可知,当加入串联无源阻尼LCL滤波器时,三相整流输入端总谐波畸变量降低到0.84%,虚拟同步电动机频率能够稳定在50 Hz,当电网频率突变时,系统能自动调节频率并恢复到50 Hz,直流侧输出电压稳定在650 V,纹波系数是0.15%。理论分析和仿真验证了采用虚拟同步电动机原理来控制三相桥式可控整流的可行性及优越性。