输入串联输出串联高增益Boost变换器

提出一种新颖的输入串联输出串联高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行详细分析。该拓扑是由两个完全一致的高增益子拓扑经过输入端串联输出端串联构成的。由于升压储能电容Cf1、Cf2的存在,使得新拓扑不仅具有较高的电压增益,而且当占空比大于或等于0.5时,还实现了电感电流的自动均流。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑的双串联结构使得电感电流纹波、输入电流纹波、开关器件的电压应力得到降低。因此,新拓扑非常适合应用于低压输入、高压输出的场合(如燃料电池并网发电系统)。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

模块化输入串联输出串联高压直流组合系统分布式均压控制策略

将多个变换器模块的输入端串联、输出端串联(ISOS)构成的ISOS组合系统十分适用于输入电压和输出电压均较高的应用场合。要保证该组合系统正常工作,就必须保证各模块输入和输出电压分别均压。提出一种新颖的具有高度模块化特征的分布式均压控制策略,通过将各个模块输入电压采样信号叠加到参考电压信号中,使系统输出电压呈现上翘调整特性,从而实现各模块的输入端和输出端均压,同时引入输出电压校正环节,以改善系统输出电压调整率。该控制策略可有效地提高系统模块化水平和可靠性,最后以3台双管正激变换器构成的ISOS组合系统验证了该控制策略的有效性。

输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

多模块输入串联、输出串联（input-series output-series,ISOS）型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。

基于跳频控制策略的串联-串联谐振无线电能传输系统的参数优化设计方法

无线电能传输是一种方便、安全的电能传输方式。以实现蓄电池快速无线充电的串联-串联(SS)型谐振无线电能传输系统为研究对象,设计蓄电池三段式充电曲线,提出一种与之相对应的分段跳频控制策略。根据蓄电池充电曲线特征、SS谐振网络的恒压恒流特性和分段跳频控制策略,提出一种适用于蓄电池全范围充电的谐振网络参数优化设计的方法,为无线电能传输系统参数的优化设计提供了理论依据。搭建SS谐振无线电能传输装置,验证了参数选择的合理性和控制策略的有效性。在一次、二次侧之间距离12.5cm下,该装置实现了蓄电池的全范围三段式充电,并且整机效率最优达到93.5%。

输入串联输出串联逆变器系统的控制策略

针对一种结构新颖的输入串联输出串联逆变器系统分析了其输入均压与输出均压的关系。指出该逆变器系统的控制目标是要在实现输入均压的同时,实现输出均压。基于这一控制思路,提出2种可使系统稳定工作的控制策略,即输入均压的控制策略和输入均压结合输出同角度的控制策略。前者在控制输入均压的同时,实现了输出有功功率的均衡,但无功功率未必均衡,所以该策略不能保证输出均压。后者引入了输出角度环,它与输入均压环共同作用,使系统在实现输入均压的同时,也使各模块的输出电压幅值和相位均相等,即实现了输出均压。研制了一台样机,对以上2种控制策略进行对比实验,验证了理论分析的正确性。

模块化输入串联输出串联逆变器系统的控制策略

输入串联输出串联逆变器系统适用于高电压输入高电压输出场合。本文指出该逆变器系统的控制目标是实现输入均压和输出均压。在已有的集中式控制策略的基础上,提出一种新的分布式控制策略,解决了输入均压和输出均压的问题。与集中式控制策略相比,新的分布式控制策略将各控制环路分散到每个模块中,模块间通过母线进行相互通信,从而得到可独立工作的标准模块,实现了系统的真正模块化。详细分析分布式均压控制策略的工作原理,并进行实验验证。

基本非隔离输入串联输出串联组合直流变换器的控制策略

分析了基本非隔离输入串联输出串联组合直流变换器输入均压与输出均压之间的关系,研究了一种实现输入均压与输出均压的双环交错控制策略。在保证变换器实现输入均压和输出均压的同时,可以实现输入均压控制与输出电压控制调节相解耦,有利于分别独立设计各个控制器。交错控制技术的引入,使得输出电压纹波得到了减小。最后,通过仿真研究,验证了该控制策略的有效性。

超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱法检测毒蘑菇中4种常见毒素含量

目的建立超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱法快速检测毒蘑菇中毒绳碱、毒蝇母、鹅膏蕈氨酸、脱磷酸裸盖菇素4种强毒性毒素含量的分析方法。方法新鲜蘑菇样品经过一系列的前处理后,待测样品经ACQUITY UPLC BEH Amide色谱柱(100 mm><2.1 mm,1.7 nm)分离,以甲醇-5 mmol/L乙酸铵水(20:80,为流动相进行梯度洗脱,流速为0.3 mL/min,柱温为26°C,外标法定量检测。结果在一定浓度范围内,4种毒素的线性关系良好,相关系数大于0.999,3水平加标回收率为86.7%~丨10.6%,相对标准偏差为3.5%~6.2%,检出限为0.0002~5.0ng/mL。结论该方法灵敏、准确、特异性好,适用于蘑菇中毒蝇碱、毒蝇母、鹅膏蕈氨酸、脱磷酸裸盖菇素的检测。

输入串联输出串联型软开关BOOST级联拓扑及其控制策略

针对开关电源高电压等级的需求,提出一种输入串联输出串联的软开关BOOST级联变换器拓扑。该拓扑由两个完全一致的BOOST电路输入串联输出串联上下级联构成,其器件电压应力为输出电压的一半,使得开关电源能够利用高性价比的低电压等级功率管;引入ZVT谐振回路,降低开关管损耗,提升系统效率,减小EMI干扰;引入中点电位平衡控制策略,使各器件电压应力保持一致。最后通过仿真与试验样机验证了该拓扑性能的优越性与控制策略的准确性。

基于补偿拓扑切换的MCR-WPT最大效率追踪方法

针对串联串联(S-S)和串联并联(S-P)补偿拓扑结构在大(小)负载场合传输效率低的问题,提出了基于补偿拓扑结构切换的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统最大效率追踪方法.通过建立S-S、S-P等效电路模型提取谐振补偿网络参数,将系统最大传输效率切换点的寻优过程划分成轻载与重载两种工作模式,并使用有源阻抗匹配的方式对系统最大效率点进行自适应追踪.仿真测试结果表明:所提方法在轻载模式下能够维持原有系统最大传输效率,约为84.5%;在重载模式下效率由84.5%提升至91.6%,验证了该方法的有效性.

基于变结构模式的宽负载恒压感应耦合电能传输系统

为解决感应耦合电能传输(ICPT)系统受扰动和负载电阻变化较大情况下电压不稳定问题,研究了两种类型拓扑结构的能效关系,分析了并联—串联(PS)和串联—串联(SS)型拓扑结构的输出电压、输出功率、输出效率和频率稳定性以及负载适应能力。基于变结构模式给出了对于不同类型负载,应用不同拓扑结构的方案。对切换条件进行了详细分析,给出了保证切换安全有效的方案。为了验证变结构模式的有效性,采用两种差距极大的负载,分别在电压型和电流型ICPT系统下测量其输出电压。实验结果表明,变补偿结构模式适用于ICPT系统的宽负载恒压控制。

基于SSP补偿和变频控制的滑环设计

为避免传统滑环易磨损、易静电累积等缺点,提出一种基于串联串联并联(SSP)补偿和变频控制的新型环滑设计方法.首先,对非接触式滑环系统的磁路进行建模,并针对松耦合变压器的漏感和励磁电感分别进行补偿,即原边串联、副边串并联补偿;其次,考虑到温度等因素的影响,分析部分元器件的灵敏度,获得元器件参数变化和谐振频率变化的关系;再次,提出一种基于汉宁窗快速Fourier变换的相位差检测方法,可避免硬件水平的制约和提高抗干扰能力;最后,根据计算的相位差、临界品质因数,提出一种基于零相角的变频控制方法,使系统工作于零相角,从而减少无功功率的损耗.仿真结果表明,当元器件参数发生变化时,基于SSP补偿和变频控制的方法能够快速使系统工作于零相角状态,进而提高系统的工作效率.设计了一种原型机对所提方法进行验证,实验结果和仿真结果基本一致,与不补偿方法相比,所提方法的工作效率提高了5%.研究结果表明该方法具有较高的稳健性.

输入均压结合输出同角度控制策略下ISOS逆变器系统的环路设计

输入串联输出串联(input-series and output-series,ISOS)逆变器系统的控制目标是在实现输入均压的同时,控制输出电压的幅值和相位都相等从而实现输出均压。在已有的输入均压结合输出同角度的三环控制策略的基础上,对系统的控制环,即输入均压环和输出电压环之间的解耦关系进行分析,并在此基础上分别对它们进行具体的参数设计,以使系统具有良好的稳态和动态性能。仿真及实验结果验证了环路间的解耦关系及参数设计的合理性与有效性。

ISOS-DAB系统电压上翘控制策略研究

实现模块间的均压均流是保证模块串并联系统正常运行的关键,针对现有均压控制策略大都模块化程度低的问题,将输出电压上翘控制引入输入串联输出串联-双有源桥变换器(Input Series Output Series-Dual Active Bridge,ISOS-DAB)系统.首先,在DAB变换器小信号建模基础上,结合ISOS拓扑关系和上翘控制,对ISOS-DAB系统进行完整的小信号建模,分析了控制原理及系统稳定性.其次,通过PSIM软件分别对采用校正前后的上翘控制的ISOS-DAB系统进行了仿真分析.最后,设计了两模块ISOS-DAB系统样机,进行了输出电压上翘特性、输入电压突变和负载突变的实验验证.结果表明:仿真和实验结果均验证了本文理论和上翘控制在ISOS-DAB系统中的有效性与稳定性,上翘控制能够保证ISOS-DAB系统在无互联通信条件下实现模块均压,提高了该系统的模块化程度.

用于直流电网的高压大容量DC/DC变换器拓扑研究

随着世界范围内大力发展直流电网,作为直流电网中关键器件之一的高压大容量DC/DC变换器的研究尤为重要。针对目前关于DC/DC变换器研究主要集中于中低压小功率场合的现状,该文首先从多个角度对直流电网用的高压大容量DC/DC变换器进行了需求分析;其次,对现有文献中提出的适用于直流电网的DC/DC变换器拓扑进行了研究,并将输入端串联输出端串联(input-series output-series,ISOS)结构和低压DC/DC变换器相结合,提出了用于直流电网中输入端和输出端均为高电压场合的ISOS型DC/DC变换器。比较分析了不同拓扑变换器的电压变比、开关器件的电气应力和故障处理能力等,为选择合适的高压大容量DC/DC变换器拓扑提供了依据。

中高压直流输出的固态变压器研究

文章针对高压交流输入、高压直流输出的固态变压器的拓扑及控制展开研究。文章所提拓扑的连接方式为输入串联输出串联(ISOS),实现了中高压直流输出,建立了连续时间域的小信号数学模型,提出电压均衡控制策略。最后,利用MATLAB对所提拓扑及控制策略进行仿真,仿真结果验证了文章方案的正确性。

一种新型的能量路由器结构及其控制策略的研究

能量路由器作为能源互联网的核心装置,关乎可再生能源的有效消纳以及电网的安全可靠运行。针对现有能量路由器拓扑结构的不足,提出一种适用于多电压等级交直流电网互联的新型能量路由器。首先分析新型能量路由器的拓扑结构,针对不同部分提出相应的控制方法。输入级为模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)结构,对其施以虚拟同步电机控制策略,使系统的惯性与阻尼增强。输出级功率灵活调节,使下级电网可通过能量路由器为上级电网提供功率支撑,参与其一次调频。隔离级由双主动全桥(dual-active-bridge,DAB)模块经输入串联输出串联(input-series output-series,ISOS)与输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)混联构建,实现不同电压等级交直流电网的网域互联和电气隔离。然后,提出一种功率协调控制方法,在满足输出级所连电网功率需求的同时保证能量路由器的稳定运行。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建系统仿真模型,验证了提出的新型能量路由器拓扑结构及控制策略的可靠性和有效性。

The Application of the Fault Current Limiters in Power Distribution System

In this paper, an application of fault current limiter-thyristor controller series reactor （FCL-TCSR） in the distribution network is presented in order to minimize the peak value of current during the fault condition. This application considers a single fault current limiting action but can also be applied for a three phase system. The maximum contribution of FCL-TCSR quickly clears the abnormal current in the power distribution system when a fault condition occurs. Using a mathematical model of FCL-TCSR, the impact of series impedance used to adjust the amplitude of the fault current action is demonstrated. The performance of the load with the impedance and load in series is also analyzed.