基于互补PWM控制的Buck/Boost双向变换器在超级电容器储能中的应用

超级电容器等快速储能技术在短时大功率应用中具有较好的技术经济性,非常适宜于微型电网运行过程中的瞬时功率平衡控制。提出超级电容器通过Buck/Boost双向变换器与脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器相连的储能主电路结构,以实现功率的双向调节并提高超级电容器利用率。为解决直流母线电压易受PWM逆变器工作状态切换而波动的问题,采用互补PWM控制技术,分析其特点及其在提高系统运行稳定性与动态响应的优势;建立互补PWM控制的Buck/Boost双向变换器的小信号模型,应用电压电流双闭环与功率前馈相结合的方法以抑制直流母线电压波动;针对直流母线负载电流不易测量的问题,提出采用最小拍观测器的方法对负载电流进行虚拟测量。仿真和实验证实了该方法的有效性。

基于双极性PWM波的无感无刷电机驱动方案

为提高无感无刷直流电机控制的稳定性和准确性,提高电机的工作效率,提出了一种基于三路半桥驱动的直接换向的驱动方案。使用高性能半桥驱动芯片设计驱动电路,极大的简化了电路,并且提高了可靠性;通过构建电机端电压的数学模型,论证上下互补的PWM波驱动方式能够保证电机中点电位稳定,设计基于低通滤波器的换向检测电路,使得电调能够判断端电压的差值直接换向。通过实验验证了上述方案的可行性。

基于H桥驱动的空心杯电机控制研究

H桥驱动被广泛应用于直流电机控制,通过控制H桥各功率器件的导通状态,可以对直流电机进行转向及调速控制。空心杯电机具有特殊的结构及电磁设计,多应用于快速响应系统中。通过介绍和分析H桥各种控制方式,结合空心杯电机特殊的电气性能,并通过实验对比,确定PWM单极互补方式是一种优选的空心杯电机控制策略。

基于双重双向DC/DC变换器的光储系统研究

独立光伏系统受温度、光照强度等影响,其输出功率具有间歇性、分时性的缺点,然而储能系统"削峰填谷"的功能可以弥补光伏系统的缺点。文章通过双向Buck/Boost电路实现能量的双向流动,采用互补的PWM控制方式实现蓄电池充放电的平滑切换,应用电压电流双闭环控制的方法来抑制直流母线电压的波动。采用双重变换器不仅能够减小电感的大小和设备的重量,而且能够减小电压纹波的大小,同时增加了设备的容量。最后在实验室现有设备的基础上搭建相关实验平台,验证了基于双重双向DC/DC变换器的光储系统及相关控制策略的有效性与优越性。

磁悬浮导轨的开发与研究

在磁悬浮导轨的开发与研究中,由于存在6个自由度,其控制核心的实时性问题显得相当重要,DSP产品中TMS320C240带有12个数字式PWM控制器,这对采用差动式输出的六自由度磁悬浮导轨的控制十分方便。本文简要介绍用TMS320C240为核心的磁悬浮导轨的控制电路以及数字式PWM输出控制原理。

虚拟同步发电机用双向直流变换器研究

针对光伏等分布式能源由于发电间歇性和不稳定性导致的虚拟同步发电机直流母线电压不稳定,不能提供稳定和足够的能量缓冲的问题,提出了一种结合双向直流变换器及储能的虚拟同步发电机,研究了双向直流变换器拓扑结构、互补PWM移相调制和母线电压宽范围控制策略。最后进行了基于EMTDC/PSCAD的仿真验证,结果验证了所提拓扑及控制策略的正确性和有效性。结果表明,双向直流变换器及储能单元能够为虚拟同步发电机提供很好的功率和母线电压支撑。

基于V型接线的同相牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,基于既有V型接线牵引供电系统,提出了一套同相供电系统的改造方案。在分析综合补偿原理的基础上,提出基于无锁相环的电流检测方法,建立综合潮流控制器容量模型及电能质量模型,并采用双向互补瞬时比较PWM控制策略。多重化主电路结构及满意优化补偿控制策略的提出,改善了系统的技术经济性。理论推导和仿真结果验证了方案的正确性与可行性。

基于虚拟同步发电机的分布式光伏并网控制策略

针对常规分布式光伏并网系统普遍存在出力突变,缺乏电压和频率动态调节能力的问题,设计了一种并网分布式光伏-超级电容储能系统,并给出了相应的虚拟同步发电机控制策略。利用互补PWM控制的DC-DC变换器将超级电容引入到逆变器直流侧,快速补偿光照突变及负荷变化引起的不平衡功率,稳定直流母线的电压。介绍了一种利用开关频率、变换器两侧电压值、超级电容的最大输出功率,快速确定纹波电感与电容器参数的方法。最后,在MATLAB/SIMULINK平台中建立了其模型,并验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,该系统能够较好地满足电网的运行要求。

一种适用于直流配电网的双向稳压型电压平衡器

直流配电网是一种新型供电系统,面对三线制直流配电网中负荷不平衡问题及其需为用户端提供稳定可靠供电的要求,提出一种适用于新型直流配电网的双向稳压型电压平衡器。将双向稳压Buck/Boost电压转换电路运用于电压平衡器之中,这样不仅能解决三线制网络中正负极电压平衡的问题,而且可以实现平衡输出端电压波动,维持输出端的电压稳定。首先针对该双向稳压型电压平衡器进行数学建模分析,利用状态平均法建立小信号状态模型;之后基于所提出的平衡器特性与其建模分析,在双向互补脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制技术的基础上提出并分析控制策略;最后利用PSCAD仿真软件进行存在电压波动与不平衡负荷情况下的2种负荷类型的稳压平衡器仿真验证,仿真结果验证了其稳压及平衡电压能力,说明了理论分析的正确性。