基于改进型双向Cuk变换器电池均衡控制研究

为提升锂离子动力电池包均衡效率,提出一种基于改进型双向Cuk变换器电池均衡控制方法。对改进型双向Cuk变换器与反激式变压器进行有效结合,对改进型双向Cuk变换器与反激式变压器进行均衡电路设计,制定了控制策略和均衡阀值。通过仿真分析得到,在静态和动态工况下,电池电压和SOC能快速达到均衡目标,并且单体电芯无多余重复性充放电,降低了系统因重复性充放电的能耗问题。对目标系统进行实验测试,实验结果显示仿真结果与实验结果具有一致性,验证了本方法的合理性,为提升电池均衡效能提供方法参考。

基于Cuk变换器的永磁记忆电机调磁控制

针对永磁记忆电机(permanent magnet memory motor,PM-MM)调磁控制中存在的电压限制问题,提出一种基于Cuk变换器的控制策略。首先分析随着PM-MM调磁速度的增加,电压限制问题对系统稳定性的影响;在此基础上利用Cuk变换器的原理,结合PM-MM的数学模型,针对调磁过程中的电压限制问题,提出了一种基于Cuk变换器的PM-MM调磁控制策略,并以一台20 kW的PM-MM为被控对象进行仿真研究。结果表明:所提策略能有效补偿电机调磁过程中所需的电压,大幅抑制了充磁过程中的转矩及转速的波动,提高了系统的稳定性。

分数阶Cuk变换器的瞬态和稳态特性分析

文中建立了电感电流连续模式(CCM)运行的分数阶Cuk变换器的非线性等效电路模型和非线性数学模型,利用等效小参量(ESP)符号分析法得到了其等效数学模型;然后基于谐波平衡原理,迭代求解获得了变换器状态变量瞬态和稳态近似周期解;进而分析了电感和电容分数阶次对状态变量直流工作点和周期解闭合轨道以及纹波分量的影响,并通过仿真验证了文中方法所得状态变量瞬态解和稳态解的准确性;最后,以电感和电容阶次均为0.9的分数阶Cuk变换器为例进行了实验验证。实验和文中方法所得状态变量(输出电压与电感电流)的稳定时间分别为1.56 ms和1.52 ms,输出电压平均值分别为2.110 V和2.959 V,纹波电压峰值分别为96 mV和109 mV,电感电流平均值分别为0.112 A和0.148 A,纹波电流峰值分别为52 mA和59 mA。可见,对于状态变量的瞬态和稳态特性,文中方法和实验所得结果均比较接近。文中还进一步验证了该方法的有效性以及所得状态变量瞬态和稳态解的准确性。文中方法所得分数阶变换器的稳态解同储能元件的阶次相关,可用于分析分数阶阶次对电路特性的影响;此外,也可根据所得到的稳态解的解析表达式,对变换器系统的稳定性进行分析。

基于开关流图法Cuk型DC/DC变换器小信号建模

Cuk变换器具有输入与输出电流纹波低、能量双向流动等优点,在新能源发电和直流微网中具有良好的应用前景。在分析变换器工作原理的基础上,分别建立导通和截止状态的开关流图;引入以乘法器描述的开关支路模型,推导变换器在整个开关周期的开关流图;对开关支路施加扰动,提取变换器的小信号模型,并应用梅森公式计算变换器的传递函数。采用PSIM软件对变换器小信号模型进行仿真,结果证明了模型的正确性,本文方法对高阶开关变换器建模具有较高的参考价值。

不同负载条件下DICM Cuk PFC变换器稳定性分析

重点分析了系统负载变化时,不连续电感电流模式Cuk功率因数校正PFC(power factor correction)变换器稳定性的变化情况。在变换器工作特性的基础上,根据谐波平衡法和Floquet理论分析,研究结果表明:当负载电阻变小时,即系统由轻载到重载变化时,系统发生了工频频率上的倍周期分岔。给出了系统发生倍周期分岔时的电阻,以及在输出电感、输入电压产生改变时和负载电阻共同构成的系统不稳定与稳定的边界区域图,基于输入电感电流-输出电压的相轨图和输出电压的谐波分析谱,更好地观察到系统的动力学行为。最后通过实验验证了理论分析的正确性。

基于改进遗传算法的双向DC-DC变换器控制策略研究

选取双向DC-DC变换器为研究对象,根据混合储能系统中储能元件和耗能元件的连接拓扑结构确定在不同能量流动方向上的功率需求指标,确定变换器主要元件的参数和合适的电路元件。搭建降压/升压(buck/boost)电路模型,并设计自适应快速终端滑模控制策略,提出改进遗传算法对控制器的参数进行优化。由于不同控制参数的控制效果不同,为了获得更好的电压输出特性,对自适应快速终端滑模控制策略进行参数优化,并通过仿真验证了该方法具有良好的控制性能。

基于双向Cuk变换器的电动汽车锂电池组均衡研究

现今锂电池是新能源汽车主要动力来源,但串联的锂电池组在使用过程中因为单体电池的不一致性,这种问题会导致电池的寿命和安全性降低。针对此问题,提出了一种将双向Cuk变换器和反激式变换器组合起来的动力电池组分组式均衡方案。本均衡方案分为组内均衡以及组间均衡,组内均衡是由双向Cuk电路来实现的,可以使相邻锂电池间快速均衡;而组间均衡是由单向反激式电路实现的,可使串联锂电池组给任意电量低的电池模块进行充电均衡。在Matlab/Simulink搭建仿真模型,通过仿真结果对比可以发现此分组式均衡方案不仅可以实现串联锂电池组的均衡,而且均衡速度更快,均衡效率良好。

DCM Cuk PFC变换器性能研究与验证

基于不连续模式Cuk变换器,研究了Cuk功率因数校正变换器在不连续电容电压模式和不连续电感电流模式下的工作特性。对Cuk功率因数校正变换器进行模态分析,得到稳态工作波形图,再根据稳态波形图推导出Cuk功率因数校正变换器各变量之间的关系表达式,进一步对不连续电容电压模式和不连续电感电流模式的性能进行比较,结果表明:不连续电容电压模式下,开关电压应力大,电流应力小,输入输出电流连续,且电流纹波小;不连续电感电流模式下,开关电压应力小,电流应力大,输出电压纹波小,更适用于轻载场合。最后使用数值仿真软件和搭建实验样机验证了以上理论分析的正确性。

一种输入电流连续的高电压增益改进型Cuk变换器

高增益DC-DC变换器正越来越多地应用于太阳能光伏或其他可再生能源发电系统。良好的稳态和动态性能以及更高的电压增益,是为上述应用选取变换器的先决条件。为此,提出一种改进的Cuk变换器。首先,详细阐述了该新型变换器的拓扑结构与工作原理;然后,讨论了功率开关和二极管的电压应力,对其电路参数进行了设计,并在此基础上,将所提变换器与其他类似变换器在理想电压增益上进行了对比;最后,采用Matlab软件建立了系统仿真模型,并研制了试验样机,仿真和试验结果验证了理论分析的正确性。所提变换器电路结构简单,具有连续的输入和输出电流,输入电流的纹波相对较低,连续的输出电流降低了负载端电容上的电流应力。此外,该变换器输出电压纹波小,开关管和二极管间的电压应力很小。输入电流连续是DC-DC变换器的一个理想特性,所提变换器非常适合太阳能光伏应用。

基于光伏发电的一种双向Cuk型直流变换器研究

为探索弥补太阳能光伏发电系统供电不连续、不稳定等缺陷,设计了一种双向Cuk型直流变换器,作用于光伏直流母线与蓄电池之间,发挥能量双向传递的桥梁作用,实现电能高效变换和稳定输出的功能。使用Saber软件从正向降压工作模式和反向升压工作模式对所设计采用的双向Cuk型DC-DC变换器拓扑电路开展了仿真实验和结果分析,实验结果验证了所提出电路的有效性和可靠性。

一种新型高增益Cuk变换器研究

针对传统升压变换器升压能力不足的问题,基于Cuk变换器输入输出电流连续的优点,提出了一种新型高增益Cuk变换器。分析了新型高增益Cuk变换器的工作原理、工作模态,建立了新型高增益Cuk变换器的EL(euler-lagrange)模型。基于无源控制理论,采用阻尼注入方法设计了新型高增益Cuk变换器的无源控制器。无源控制器可使新型Cuk变换器具有良好的动、静态性能和对负载变化的鲁棒性。仿真及实验结果表明该变换器及其无源控制器是可行的。

一种基于CUK变换器的通用型固体激光电源

介绍了一种性能优异的新型固体激光电源。采用新型的变换器结构,使电源具有较强的通用性。给出了原理电路模型,分析了工作原理。实验证明,该电源结构简单、适应范围广、成本较为低廉、工作可靠。

新型磁集成组合式CUK变换器

提出了一种磁集成组合式CUK变换器。该组合变换器由2个基本CUK变换器组合而成,同时将变换器中3个电感进行磁集成。通过对组合变换器进行模态及工作性能分析,组合变换器的电压增益是基本CUK变换器的2倍,电感磁集成后电感电流纹波显著降低。分析给出了减小电流纹波磁集成电感耦合度设计准则。仿真和实验验证了理论分析的正确性。磁集成组合式CUK变换器可以应用于光伏、燃料电池等发电系统。

直流降压型Cuk开关变换器的设计分析

传统降压Buck电路由于输入电流不连续存在纹波大、效率低等问题。新型降压Cuk电路则可以很好地改善这些问题。先对降压型Cuk电路的工作原理进行了详细的分析和公式的推导,且给出了电感和电容的设计;然后应用PSPICE软件仿真对比了降压Cuk电路和Buck电路;最后通过实验验证了该电路降压变换的优良电气性能。

新型无源无损软开关Cuk变换器的研制

针对传统的无源有损(RLD/RCD)Cuk变换器开关损耗高、开关瞬间电流与电压尖峰大和系统转换效率低的不足,研究了一种新型的无源无损软开关Cuk变换器。分析了变换器的工作原理,详细阐述了各阶段工作模态,设计了电路的参数,并最终研制了一台400W的实验样机。实验结果表明,该变换器实现了开关管的零电流开通和零电压关断,可有效降低开关损耗,减小开关瞬间电流与电压尖峰和提高系统转换效率。

基于EL模型的Cuk变换器无源控制器

为提高Cuk变换器的性能,提出了一种基于Cuk变换器EL模型的无源控制方法。首先建立Cuk变换器的EL(Euler-Lagrange)模型,根据控制目标,确定Cuk变换器的期望平衡点,基于无源控制理论,采用阻尼注入方法设计Cuk变换器的无源控制器。仿真结果表明,Cuk变换器无源控制器可使Cuk变换器具有良好的动、静性能和对负载变化的鲁棒性。

一种高增益升压Cuk变换器及其改进模糊控制

通常,光伏发电等新能源发电领域需要将低压电能通过高电压增益DC-DC变换器升压与母线电压匹配。本文提出一种高增益升压Cuk变换器,通过结合耦合电感与二极管电容单元使变换器增益得到提升,采用附加二极管电容单元有效地抑制漏感引起的开关管电压尖峰。为了提高所提出变换器的动态性能与抗扰能力,结合Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊控制技术,提出了一种动态改变输出比例因子的改进模糊控制方法,该控制方法具有鲁棒性强、模糊规则数少、计算量少、控制简便等特点。论文对所提出变换器的工作原理、工作特性及其控制方法进行了详细理论分析,进行了计算机仿真验证并设计了一台输入36~70 V,输出400 V/400 W的实验样机。计算机仿真与实验结果表明,通过设计合适匝比可有效提高提出变换器的电压增益,在48 V输入下,样机最高效率可达96.4%;与传统PI控制相比,当输入电压在36 V与70 V之间阶跃变化以及负载在0.05 A与1 A之间阶跃变化时,提出的模糊控制方法能更有效抑制扰动,提高了变换器的动态性能。

一种高增益Cuk变换器

为了提高传统Cuk变换器的电压增益和减小输入电感电流纹波,提出一种适用于光伏发电系统的高增益Cuk变换器。利用带有自举电容的开关电感单元替代传统Cuk变换器中的输入电感,并对开关电感单元与输出电感进行了磁集成。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式;分析了二极管与开关管电压应力的大小,给出了电感耦合度的设计准则。给出了高增益Cuk变换器集成磁件设计方案和设计方法。与传统Cuk变换器相比,高增益Cuk变换器的电压增益提高了2倍。仿真与样机实验结果验证了理论分析的正确性,表明提出的高增益Cuk变换器具有优良的综合性能。

交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器

为了提高传统的Cuk变换器的电压增益、电压传输效率、输出电流纹波,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术和交错并联技术应用到传统的Cuk变换中,提出了交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器的拓扑。通过采用开关电感/开关电容结构替换传统变换器中的电感与电容的方式,采用磁集成技术并合理设计耦合电感间的耦合系数,能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量,进而提高变换器的电气性能。最后通过实验样机的结果验证了理论分析的正确性。

一种简单新型拓扑Cuk AC/AC变换器及其仿真研究

由CukDC/DC变换器的拓扑结构导出一种只具有两个开关的PWMAC/AC变换器的简单新型拓扑———CukAC/AC变换器。给出单相和三相CukAC/AC变换器的拓扑结构,分析CukAC/AC变换器的外特性及小信号特性。仿真结果验证了所提的CukAC/AC变换器的合理性和可行性。