微电网户用交流高频链双向储能变流器双环控制研究

为满足微电网孤岛模式下对双向变流器动态响应快的要求,针对户用交流高频链双向储能变流器的双环控制展开研究。通过分析交流高频链的开环模型,提出将交流高频链同电感电流内环/电压外环的双环控制相结合,并利用极点配置设计内外环控制器参数。最后,通过仿真模型和试验样机对所采用的双环控制策略进行验证。仿真和试验结果证明,采用基于极点配置的双环控制策略能有效改善交流高频链双向储能变流器的稳态和动态性能。

高频交流链接技术充电电源

在高频交流链接技术(HF AC-link)充电电源理论、数值仿真和实验研究的基础上,研制了一台充电速率为60kJ/s、输出电压为50kV的样机。电源主要由LC三相滤波器、矩阵开关、串联谐振单元和高频变压器4部分组成,分别给出了这几个部分的详细设计。利用高频交流链接技术的优势和合理的结构设计,使得该充电电源的功率密度大于0.6 W/cm3,同时实验结果表明,该充电电源的功率因数大于0.95,效率大于90%。因此,该充电电源具有高功率密度、高功率因数和高效率的优点。

基于高频交流链接技术的串联谐振变换器

提出了一种基于高频交流链接技术的串联谐振变换器,简要分析了该变换器的工作原理及一个周期内的工作过程,给出了变换器的控制方式和控制系统的框图,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,该变换器能够实现网侧电压和电流同相位,且网侧电流谐波含量低,同时串联谐振又具有高效率和恒流特性。因而,变换器具有高功率因数、高效率和低谐波的优点。

基于高频交流链接技术电容充电电源研究

提出一种新型的应用于脉冲功率技术的串联谐振高压充电电源,它采用了高频交流链接技术(HF AC-link),具有内部低储能、高功率密度和高功率因数等优点。电源工作在电流断续模式及零电流零电压开关条件下,分析了电源的工作过程,推出了各个模式下的电流特性及输出电压和三相交流电压变化对电流特性的影响,应用了一种新颖的电荷控制方式,并进行了初步的实验验证。实验的结果表明,所提出的控制方式相比传统技术显著地提高了输入的功率因数,使功率因数达到0.99,且切换角度和电流谐振周期随三相交流电压和输出电压发生变化。

基于高频交流链接技术充电电源控制器设计

介绍了基于高频交流链接技术(HF AC-link)的串联谐振变换器,简要分析了该变换器的工作原理及1个工作周期内的3个工作过程,并给出了一种新的基于电荷分配的控制算法,其控制参数与三相交流相电压的状态和负载电压相关。最后利用现场可编程门阵列(FPGA)实现控制算法和电源控制,并给出了控制器和电源整机实验波形,结果表明基于FPGA的控制器能够对输入线电流进行精确控制,输入线电流与电压同相位且成比例,实现了电网输入端的低谐波和高功率因数。

TAB变换器高频链交流电流峰值与有效值统一求解模型

三端口隔离DC-DC变换器(triple active bridge,TAB)作为新能源接入的一种积极探索与尝试,在分布式光伏接入、新能源汽车以及多电压等级直流用电需求等领域得到了广泛关注。由于开关管数量增多,TAB移相角及占空比的组合方式较双有源桥DC-DC变换器出现了成倍增加的现象,现有的分段线性计算方法在计算TAB高频链交流电流时呈现出更大的计算难度和计算复杂性。TAB的高频链电流计算是变换器电流应力、有效值等多个优化目标的首要求解步骤,为后续的优化运行提供基础。基于此,文中提出一种简易的TAB高频链交流电流统一求解模型,可以同时得到所有占空比及移相角组合方式下的交流电流极点值。根据所推导的交流电流极点值统一公式,给出TAB各端口高频链交流电流峰值及有效值的计算方法。最后搭建实验平台,验证该方法的可行性与有效性。

基于高频交流链接的新型充电技术研究

分析研究了基于高频交流链接技术的新型充电结构,给出了该种充电结构的工作原理,并利用Matlab中的Simulink仿真模块对该结构进行了仿真研究,仿真结果表明通过高频交流链接技术构建的充电电源网侧电流波形近似为正弦波、与网侧电压相位差为零,具有高的功率因数和低的谐波含量,能够维持三相平衡运行。同时基于高频交流链接技术的充电电源能够实现恒流充电和恒功率充电两种充电模式。

基于高频交流链接技术的并联谐振变换器

研究一种基于高频交流链接技术的新型并联谐振变换器,给出该变换器的电路拓扑图,并对其工作原理进行理论分析。然后使用Matlab中的Simulink仿真模块对该并联谐振变换器进行了仿真研究,仿真结果表明采用高频交流链接技术的新型并联谐振变换器输入端三相电流与输入端三相电压基本同相,具有高的功率因数和低的谐波含量。该变换器不仅体积小,结构紧凑,电源的功率密度高,同时由于谐波分量较低给电网带来的环境影响小,使整个电网系统供电效率更高。

基于AC-link的并联谐振高压电源的控制方法

介绍了一种基于AC-link技术的并联谐振高压电源的拓扑电路,该结构结合准谐振的工作模式能够实现高功率因数和高效率;采用了基于状态平面图对并联谐振电路的分析方法,该方法相比传统的基波等效分析法具有求解简单、直观、精确和负载适用范围大的特点,并给出了相应推导过程;给出了输出电压为25 k V,电流为1 A的变换器的分析和谐振参数设计。最后进行了仿真,仿真结果表明,基于高频交流链接并联谐振拓扑和基于状态平面图法的控制能够稳定输出电压(<1%),实现零电流开关,三相输入电流谐波较低(THD<12.5%)与三相电压基本同相位,功率因数为0.99。

基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器控制算法

介绍了一种基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器拓扑结构,用状态平面分析法对串联谐振电路在Buck模式和Boost模式下工作过程进行分析。该方法相比于传统的基波等效分析法具有直接、精确和求解简单的特点。给出了详细的推导过程,提出了一种控制算法。建立了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明,该控制算法能够实现Buck和Boost的功能,能够得到稳定的输出电压,输入电流谐波含量低的特点,可以实现变换器在较宽的范围内调节输出电压。

双同步坐标系锁相环在AC-LINK充电电源中的应用

为提高电源在电网非理想输入情况下工作的适应性,采用解耦双同步坐标系下的三相锁相环,能够获取电网电压的相位与频率信息,并通过FIR滤波环节提取输入线电压的基波幅值,及时准确地为电源提供控制参数。建立了Matlab/Simulink仿真模型,在三相输入不平衡、频率变化、电压畸变等情况下进行仿真,并基于DSP2812芯片编写了控制程序进行测试。仿真与实验结果表明:在各种电网输入情况下,该方法都能够准确提取输入线电压的幅度、相位以及频率信息,为电源的良好运行提供保障。

一种适用于智能配电网的DC/DC换流器拓扑及其控制策略

由于智能配电网的高故障率特性以及城市土地资源的限制,DC/DC换流器的体积、成本、效率、控制性能和故障穿越能力逐渐成为其在该领域内的限制因素。为此,提出了一种基于电流源换流器(current source converter,CSC)和电压源换流器(voltage source converter,VSC)的混合DC/DC换流器拓扑,提出的换流器拓扑采用高频交流链路,分析了换流器的数学模型和运行约束条件,给出了换流器的参数设计方法。提出了一种换流器CSC侧采用有功功率和无功功率双闭环控制,VSC侧交流电压幅值单闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了1 MW/2000 V/750 V混合DC/DC换流器仿真模型,分别对额定运行工况、功率反转工况和直流短路工况进行了仿真研究。仿真结果验证了提出的混合DC/DC换流器工作性能优越且具备直流短路故障穿越能力。