基于扩展移相的ISOP-DAB变换器混合优化控制方法

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合,为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能,本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型,通过拉格朗日优化算法获取电流应力最优的相移组合,并结合虚拟电压均衡控制方案,以应对负载突变或输入电压扰动状态,同时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后,将混合优化控制方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化,提高能量传输效率,同时也显著地改善了变换器在扰动情况下的动态特性。

三重移相控制的DAB变换器多目标统一优化控制策略

针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。

DAB变换器双重移相改进控制策略研究

为了优化双有源桥(DAB)变换器的电流应力,基于传统双重移相(DPS)调制方式,提出一种改进的双重移相(IDPS)调制方式。首先介绍了IDPS调制方式的工作原理,分析了其稳态下的工作特性,建立了电流应力关于传输功率的数学模型,接着采用拉格朗日乘子法求得了IDPS调制方式的电流应力最优值,并与传统的单重移相(SPS)和DPS调制方式对比分析。最后搭建实验平台验证了所提改进控制策略优化电流应力的有效性,同时提高了变换器的效率。

考虑电流应力优化的ISOP-DAB变换器扰动均压控制策略

针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动均压(disturbance voltage sharing,DVS)控制策略。通过建立EPS控制下的电流应力解析模型,求解最优电流应力对应下的内外移相比组合。进一步,设计逐级扰动方案,通过扰动模块的外移相比,对各模块内部参数失配时的输入电压进行补偿。DVS控制策略在实现串并联模块间功率平衡的前提下,降低变换器电流应力,从而提升变换器的工作效率。此外,由于无需在每个控制环路中增设输入电压传感器,系统结构更为简化,硬件成本更低。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

响应面法优化南方红豆杉中10-DAB提取工艺及其含量测定

为探究南方红豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)中10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)的最佳提取工艺,本研究以南方红豆杉中10-DAB含量为指标,以料液比、提取时间及超声温度为考察因素,采用单因素试验结合响应面法优化10-DAB的提取工艺,并采用超高效液相色谱(UPLC)法检测不同采摘部位、不同生长年限及不同采收时节的10-DAB含量差异。结果表明,南方红豆杉中10-DAB的最佳提取工艺条件为料液比1∶15(g/mL)、提取时间23 min、超声温度40℃,该工艺条件下10-DAB的含量为1.18%,与理论值相对偏差为0.42%。UPLC检测结果表明,南方红豆杉叶的10-DAB含量显著高于枝和树皮,且10-DAB全年累积含量受季节影响明显,10月份达到最高值。该研究可为南方红豆杉中10-DAB的提取利用提供参考依据。

含ISOP-DAB变换器的中低压直流配电系统阻抗建模及稳定性分析

“双碳”目标下,高比例可再生能源和高比例电力电子设备成为中低压直流配电系统的主要特征,使得系统因其低惯量、弱阻尼的特性所引起的稳定性问题尤为突出。为此,针对含输入串联输出并联型双有源桥(ISOP-DAB)变换器的中低压直流配电系统进行阻抗建模并提出一种适用于中低压直流配电系统的稳定性分析方法。首先,建立了ISOP-DAB变换器的二端口阻抗模型以及其他单元的阻抗模型。在此基础上根据系统内各单元的端口特性将中低压直流配电系统等效为2个单母线直流子系统,并得到整个系统在中、低压侧的等效阻抗比,当且仅当该等效阻抗比满足奈奎斯特判据时,系统可稳定运行。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了含ISOP-DAB变换器的中低压直流配电系统的时域仿真模型,通过仿真实验以及理论计算对比分析了恒功率负载及线路参数对系统稳定性的影响。仿真结果验证了ISOP-DAB变换器的小信号模型以及所提稳定性分析方法的准确性和有效性。

独立输入并联输出模块化DAB变换器功率均衡优化控制

针对独立输入并联输出IIOP(input independent output parallel)模块化双有源桥DAB(dual active bridge)变换器,当各模块的参数不匹配或输入电压不相等时的功率均衡问题,基于双重移相DPS(dual phase shift)控制,提出了一种功率补偿均衡控制PCEC(power compensation equalization control)算法以提高变换器的动态性能及其效率,并实现模块化DAB变换器的传输功率均衡。此外,考虑到大传输功率情况下,为实现各模块的充分运用,补充提出了一种功率补偿协同控制PCCC(power compensation cooperative control)算法。最后,基于DSP28335的半实物仿真平台对所提出的功率均衡方案进行对比实验验证。

直流微电网DAB变换器和直流固态变压器的非线性控制策略

直流微电网中,当双有源全桥(DAB)变换器及直流固态变压器(DCSST)带恒功率负载运行时,恒功率负载负阻抗特性会对系统的稳定性造成不良影响。文中提出了一种基于非线性扰动观测器及反步控制的新型复合带恒功率负载直流变换器控制策略,推导得出DAB变换器和DCSST数学模型的布鲁诺夫斯基标准型,采用基于非线性扰动观测器的大信号非线性扰动估计方法作为前馈补偿提高输出电压调节的准确性,结合反步控制方法保证DAB变换器和DCSST在大信号扰动下的稳定性。实验结果表明,所提出的控制方法既能在大信号扰动下保证DAB变换器和DCSST的稳定性,又能在不同工况下保证快速动态响应和准确的电压跟踪。

改进DAB⁃DETR算法的非规则交通对象检测

非规则交通对象主要指任何在车辆行驶过程中可能对车辆行驶起到阻碍作用的物体,例如坑洼、落石、树枝等影响车辆正常驾驶的目标。针对道路中的非规则交通对象检测问题,提出一种基于改进DAB⁃DETR算法的非规则交通对象目标检测算法,经过对原始模型结构的分析,发现在图像特征输入编码器前加入绝对位置编码来弥补图像位置信息的缺失,只能隐式地表达特征间的相对位置信息,因此改进DAB⁃DETR在Transformer的编码结构中的多头自注意力机制中添加了针对图像的相对位置编码;其次发现在原始训练策略中,对得到的检测定位结果与类别信息进行二分匹配并计算损失值时,只是简单地将定位损失和分类损失加权求和,这样会导致性能下降,所以在训练策略中增加了将分类、定位损失集成在一个统一参数化公式中的AP损失函数。实验结果表明:改进DAB⁃DETR算法的检测精度达到了82.00%,比原始模型提高了3.3%,比传统模型Faster R⁃CNN、YOLOv5分别提高了6.20%、7.71%。

基于双模式变频移相调制的单级式双有源桥型DC-AC变换器

针对单级式双有源桥(DAB)型DC-AC变换器关断电流较大和软开关范围有限的问题,该文提出一种双模式变频移相调制策略。首先,对DAB变换器的单移相(SPS)调制和扩展移相(EPS)调制进行时域分析,得到其功率传输特性;然后,分析变换器的关断电流与软开关条件,得到移相比和开关频率约束方程;在此基础上,分析双模式间的移相比边界条件,提出变换器运行模式的切换机制,从而在实现变换器单级功率变换的同时,保证全范围软开关并降低低压侧的关断电流;最后,通过仿真和实验验证了所提调制策略的有效性与可行性。

双有源桥变换器双移相控制动态特性优化方法

为了提高双移相控制的双有源桥DAB(dual active bridge)变换器负载切换的动态响应性能及减小电流应力,研究了1种改进型双移相NDPS(novel dual phase shift)控制方法,通过改变传统双移相TDPS(traditional dual phase shift)控制内移相角移动方向,重构了传输功率与移相比的关系,增大了移相比调节范围。研究了电流应力最小化条件下双移相控制最优移相比的求解方法,对比分析NDPS与TDPS控制方式负载切换时的动态响应特性。最后搭建了DAB变换器实验平台对理论分析进行实验验证,实验结果表明,轻载条件下,基于电流应力最小化方法得到的最优移相比组合可以有效减小电流应力,同时NDPS比TDPS控制方式有更好的动态响应特性。

基于序列二次规划算法的双有源桥变换器优化控制策略

针对双有源桥变换器在充电领域电路损耗大、传输效率低的问题,提出一种结合序列二次规划算法与双重移相控制实现回流功率优化的控制策略。首先,建立双有源桥变换器在双重移相控制时以回流功率最小值为目标函数的二次规划问题数学模型;然后,提出一种采用序列二次规划算法求解上述多约束、非线性的数学模型,在算法中输入目标、约束函数的雅可比矩阵和变换器的相关参数,通过迭代求解出满足双有源桥电路在双重移相控制下最优工况的目标参数;最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。

双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其死区效应分析和补偿

针对双有源桥(DAB)变换器宽电压范围应用,该文研究一种全工况连续、表达形式统一、计算量小的三移相(TPS)调制策略,并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应用中的非理想因素,对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究,给出DAB宽电压范围运行时避免电压跌落和极性反转的约束条件。针对死区引入的移相比损失、软开关范围减小等问题,提出一种基于开关脉冲调整的死区补偿策略以补偿移相比损失,重新获取全工况软开关范围,降低死区引入的附加电流应力及损耗、提升效率。最后通过仿真和实验验证所提策略的有效性。

一种双有源桥变换器单侧非对称占空比调制策略

针对双有源桥变换器在单移相调制策略中宽电压范围情况下的低效率问题,文中提出了一种单侧非对称占空比调制策略,显著的提升了双有源桥变换器的效率,尤其是在轻载情况下。首先描述了单侧非对称占空比调制方式的原理,并根据控制自由度的关系得到了两种工作模式。第二,基于时域分析,推导了两种工作模式的稳态特性,包括电感电流以及传输功率。第三,为了寻求控制自由度的最优组合,选择电感电流峰峰值作为优化目标,应用KKT条件得到了最优的单侧非对称占空比调制策略。最后,搭建了一台基于碳化硅器件的双有源桥变换器实验平台,实验验证了单侧非对称占空比调制策略的有效性。

三端口直流换流装置及其无源控制仿真研究

所研究的三端口换流装置包括电源、储能和负荷3个端口,其中负荷可以直接从电源或储能端口获取电能。首先,建立了欧拉-拉格朗日形式的数学模型,设计了无源控制器,并展开了无源控制PBC(passivitybased control)的仿真研究。PBC策略在非线性系统中具有全局稳定性强、对系统参数偏差和外部干扰具有较强的鲁棒性等优点,以PBC理论为基础,论证了该三端口换流装置系统的无源性,通过无源控制和单移相控制的双主动全桥DAB(dual-active-bridge),实现了三端口之间的能量传递,最后给出Matlab/Simulink中的仿真结果,证明了该装置中负荷可以直接从储能端口获取电能并可以安全稳定可靠地运行。

基于周期组合序列调制的三电平双有源桥均压策略

应用在双极性直流微电网(BDC-MGs)的三电平双有源桥(TL-DAB)变换器,在匹配多类型不平衡负载运行时,输出侧正负母线电压的不平衡将影响系统稳定运行。该文首先分析不平衡负载工况时TL-DAB变换器输出侧上、下端口分电容电压的不均衡原因,并提出一种基于功率传输与电压均衡的周期组合序列调制策略。该均压策略无需附加额外电路和储能器件,仅通过改变功率传输的周期数及单周期内端口电平脉宽占比,便可实现输出侧上下端口传输功率的差额分配以达到分电容电压的均衡。仿真和实验结果表明,在上下分电容负载极不平衡工况下,相对于传统对称调制策略,该文所提均压策略可以将电压不均衡度从12%降低至1%以下。

敲低DAB2相互作用蛋白(DAB2IP)促进膀胱癌细胞增殖并抑制其凋亡

目的研究残疾基因同源物2(DAB2)相互作用蛋白(DAB2IP)在人膀胱癌组织中的表达并分析与肿瘤病理分级、临床分期的相关性,同时观察DAB2IP与膀胱癌化疗耐药的关系。方法通过免疫组织化学染色方法检测初发和复发膀胱癌中DAB2IP的表达差异。应用RNA干涉(RNAi)技术敲低5637和253J膀胱癌细胞中DAB2IP的表达后,采用MTT法、克隆形成实验验证癌细胞对吡柔比星的敏感性的变化,流式细胞术检测吡柔比星处理后DAB2IP低表达细胞的凋亡率。结果 DAB2IP的表达与膀胱癌TNM分期、病理分级及淋巴结转移等负相关,复发的膀胱癌组织DAB2IP的表达低于初发膀胱癌组织。DAB2IP的低表达与膀胱癌细胞抗药性相关,敲低DAB2IP的水平增强膀胱癌细胞的集落形成能力,促凋亡蛋白PARP和caspase-3表达减少,抑制凋亡蛋白Bcl-2和Mcl-1的表达增加,癌细胞凋亡能力降低、引起化疗耐受。结论敲低DAB2IP的水平可促进膀胱癌细胞的增殖并抑制凋亡,同时增强其化疗耐受性。

SiC MOSFET、Si CoolMOS和IGBT的特性对比及其在DAB变换器中的应用

碳化硅(Si C)半导体器件由于其宽禁带材料的优良特性受到了广泛关注。Si C半导体器件作为一种新型器件,对其与Si半导体器件的特性对比及评估越来越有必要。本文主要对比了Si C MOSFET、Si Cool MOS和IGBT的静态特性。并搭建了基于Buck变换器的测试平台,测试条件为输入电压为400V,电流为4~10A,对比了三种器件的开关波形、开关时间、开关损耗、dv/dt、di/dt以及内部二极管的反向恢复特性。设计了一台2k W的双主动全桥(DAB)变换器的实验样机,对比了应用三种器件的DAB变换器的理论效率和实测效率。

全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略

针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略。首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害。然后,在全局电感电流应力最优结果的基础上,对功率在四个工作区域突变时产生的瞬态直流偏置问题进行详细分析,推导各种电流突变情况下的直流偏置表达式,并据此提出一种新的过渡态引入方法,对于不同的功率突变状态可以得到统一的过渡移相角表达式,简化了控制过程。接着,根据所得过渡态结果,提出统一的载波调制方法,并对调制策略的适用性进行分析。最后,通过实验平台验证了所提方法可以有效消除功率突变时产生的电流偏置。

基于HRP-DAB信号放大系统的压电石英晶体DNA传感器微阵列检测表皮葡萄球菌的研究

目的在已构建的压电压电石英晶体DNA传感器检测系统中引入HRP-DAB生物信号放大系统,提高传感器的检测灵敏度,并基于该系统建立一种表皮葡萄球菌快速检测方法。方法采用自组装技术在压电石英晶体DNA传感器上固定针对表皮葡萄球菌的寡核苷酸探针,将掺入生物素(biotin)-dUTP的表皮葡萄球菌靶DNA与之进行杂交反应,加入HRP-链亲和素(streptavidin)、DAB工作液,观察反应频率变化;对35份表皮葡萄球菌感染的临床标本进行检测,并与传统培养法进行比较。结果该压电石英晶体DNA传感器微阵列检测表皮葡萄球菌的灵敏度为95.5%,特异度为84.6%,正确诊断指数为0.801,检出限为2×102CFU/ml,与血培养法差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于HRP-DAB信号放大系统的压电石英晶体DNA传感器微阵列,有效的提高了压电石英晶体传感器检测的灵敏度,可用于临床病原菌感染的快速检测,具有较高的临床推广价值。