基于能量信息协同调控的LED智能调光技术

针对当前LED照明系统对智能化的迫切需求和对成本的高度敏感,而现有智能化调控方案在成本和可靠性等方面存在不足等问题,提出一种基于电力电子变换器能量信息协同调控的LED智能调光技术。该技术基于电力电子变换器驱动的LED线性调光照明系统,采用四进制差分相移键控(Quaternary differential phase shift keying,QDPSK)对公共直流母线上的开关纹波进行信息调制,从而在不额外增加硬件成本的条件下,实现四进制数字信号的调制、耦合与传输。从通信视角解构了DC/DC变换器的基本工作原理,揭示了LED调光系统中能量信息协同调控的实现方法,并以隧道LED照明系统的智能调光为例,围绕系统结构、通信协议、噪声干扰、通信速率等方面展开了具体分析。最后,搭建试验平台验证了所提方法的可行性。

基于开关纹波调制的电源线通信技术

利用电力电子电路产生的开关纹波作为通信载波进行数据传输,是实现电力电子装置网络化的方式之一。本文提出了基于开关纹波调制实现数据通信的基本原理,以及在不影响功率变换器工作情况下实现开关纹波调制的方法。针对输入端并联的分布式Boost电路,分析了主电路的纹波信号模型,并通过实验实现了基于纹波调制的FSK通信系统。该技术将数据传输机制直接嵌入电力电子变换电路,是一种低成本实现电源线载波通信的方法。

电力电子变换的信息特性与电能离散数字化到智能化的信息调控技术

电力电子技术是采用大功率半导体器件和功率无源元件对电能进行变换和控制的技术,是21世纪应用最广泛的技术之一。该文从电能的离散化角度来研究电力电子技术的内涵,进一步讨论了电能的数字化表征方法,提出了电力电子信息调控技术的概念并阐释其物理意义。在此基础上,介绍了现有的电力电子信息调控技术的实现方法以及在电力电子变换系统中的信息交流方式。理论和实际都很好地表明,电力电子变换器自身在对电能实现变换和控制的同时,无需外加硬件,就已具备了信息交流的能力。充分挖掘和应用电力电子技术的这一特性将成为一个重要的研究方向。电力电子信息调控技术不但使电能的离散化、数字化到智能化成为可能,而且将极大促进电力电子学科和信息学科的交叉,推动相关学科的发展。

并联型单开关管光伏组件优化器的研究与设计

在光伏发电系统中,因局部阴影遮挡造成的特性失配是引起输出功率降低的重要原因。传统方案大多针对组串及组件失配问题,将每个光伏组件的输出经过变换器独立的最大功率跟踪后再串联加以解决,改变了原有系统连接结构。针对小功率分布式光伏发电系统主要遭遇的组件内失配问题,研究了一种不改变原有光伏组件结构的优化方法,并采用单开关的拓扑实现。该方法在光伏组件遇到局部阴影等造成的组件内特性失配时,可以从光伏组件的输出抽取能量,对受遮挡部分进行补偿,使得各个光伏子串的工作状态可调,从而提高这种情况下的总输出功率。该方法属于部分功率变换,且电路拓扑仅采用单个开关管,控制算法简单,电路损耗和成本较低。仿真和样机实验结果表明,该方法能够显著提高局部阴影条件下光伏组件的输出功率。

DC-DC变换器基于FH-DPSK调制的纹波通信方法

DC-DC变换器具有发送数字信息的潜力。功率与信息复合调制技术将功率调制与信息调制相结合,通过对传统PWM载波进行数字调制,从而使变换器以开关纹波作为信号载波实现数字通信。该文通过研究功率与信息复合调制的理论和实现方法,证明了方波载波与正弦载波在调制与解调方法上的一致性;通过详细分析跳频–差分相移键控(frequency hopping-differential phase shift keying,FH-DPSK)调制的基本原理,提出一种FH-DPSK的具体实现方案。该方案结合频移键控(frequency shift keying,FSK)调制和差分相移键控(differential phase shift keying,DPSK)调制的优点,不仅能够极大程度抑制通信过程引起的输出电压扰动,还能够解决因相位切换产生的码间干扰问题。通过搭建实验电路,在100kHz/83.3kHz开关频率的Buck电路上以四进制调制实现了6.6kbps的数字通信,验证了该方案的正确性。