基于储能型开关升压变换器的光伏发电系统的能量管理

通过对储能型开关升压变换器电路进行分析,提出一种根据储能电池的荷电状态(state of charge,SOC)和负载状态来实现光伏发电系统能量管理的策略。即,通过负载功率,光伏电池最大功率点和储能电池SOC值来确定系统的工作情况。根据负载所需功率大小,控制储能电池采取不同的充放电控制策略,通过仿真验证所提出方法的有效性,结果表明此控制策略能够较好地实现光伏储能发电系统的能量管理。

基于图论的n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析技术

高阶升压式谐振开关电容变换器的升压阶数增加,拓扑变得更加复杂,其潜在路径隐蔽性更强,因而需要研究一种系统的分析方法.为此本文基于图论提出一种n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析方法,文中给出了该图论分析法的原理和步骤,并以3阶升压式谐振开关电容变换器为例进行了仿真和实验证明.研究结果表明,该方法简单易行,是一种可供推广的电力电子变换器的潜电路分析方法,为预先发现和消除高阶升压式谐振开关电容变换器中的安全隐患提供了理论依据.

单级隔离升压半桥DC/DC变换器软开关条件研究

为了获得单级隔离型升压半桥DC/DC变换器的软开关工作条件,对其工作原理和换流过程进行分析。通过稳态参数计算、开关管关闭工作模态的等效电路解析以及微分方程运算,指出了其软开关过程本质上是变压器漏感和开关管并联电容准谐振过程,并获得了实现软开关应满足的特征阻抗与变换器稳态参数之间的不等式关系,该不等式可以作为设计该变换器的依据。使用Matlab/Simulink进行了电路仿真,仿真结果表明,使用推导出的条件进行变换器软开关参数设计方便、准确,实用性较强。

准Z源升压变换器的软开关技术仿真研究

在具有相同输入电压、开关管占空比相等的条件下,准Z源升压变换器拓扑可以提供比传统升压变换器拓扑更高的输出电压,具有效率高、实用输出电压范围广的优点。在准Z源升压变换器的基础上设计了一种软开关电路,用辅助开关管代替原拓扑中的二极管,实现了主开关管的零电压开通。在MATLAB/Simulink环境下对该软开关电路进行了仿真。仿真结果表明,改进后的准Z源升压变换器能降低主开关管的开关应力与续流二极管的通态损耗,增强了系统的稳定性,可以提高开关器件的使用寿命。

升压型DC-DC开关变换器的混杂建模与控制研究

基于混杂系统理论,建立了升压型开关变换器的混杂自动机模型,使得开关变换器的控制简化为混杂自动机模型的边界选择问题。与传统的状态空间平均法和电路平均法相比,该模型中没有任何假设和线性近似,建模精度高,可以对电力电子电路进行更好的分析与控制。根据开关变换器电感最小电流与输出电流的比较,将电感电流连续模式细分为完全电感供能模式和不完全电感供能模式两种子模式,提出一种新的混杂控制策略,应用电路理论方法给出了理想变换器和考虑输出电容寄生电阻的混杂控制边界的综合方法和计算公式。数值结果和分析表明了混杂建模和控制策略的有效性。

升压式谐振开关电容变换器中潜电路的一般规律

相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别。本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导出变换器发生潜电路时的输出电压特性以及潜电路发生条件,归纳其出现潜电路的一般规律,从而为避免潜电路的出现,使之正常工作提供了理论依据。研究结果表明,在负载、开关频率和开关电容等参数相同的情况下,若n阶变换器工作在正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下。最后,实验结果证实了结论的正确性。

软开关隔离型升压DC-DC变换器设计与实现

为了满足升压型变换器低成本和大功率密度的需求,提出了一种软开关单极隔离型DC-DC变换器。该变换器电路包含一个无损耗缓冲器,通过漏电感固定住开关的电压峰值,从而实现开关的ZVS关断。在失谐状态下,使用Lr-Cr串联谐振电路来实现二极管的ZCS关断。由于磁化电流低,相较于传统的基于反激的变换器,变压器的容量更少。在输出功率250 W和开关频率100 k Hz的条件下进行了实际测试,提出的变换器的最大测量效率为97%。

变比为2的升压型开关电容变换器研究

研究一种变比为2的升压型开关电容变换器。该变换器基于开关电容原理,不含磁性元件,具有体积小、重量轻和功率密度高的特点。开关元件的脉宽调制控制驱动方式和电路拓扑简单。给出了升压型变换器的工作过程和控制驱动方式,在考虑寄生参数的情况下,针对开关电容变换器提出一种新的分析方法,通过暂态建模,得到变换器等效内阻的数学模型和稳态变比的解析分析;给出变换器性能与电路参数之间的函数关系和变换器设计原则;根据得到的设计原则进行了变换器参数设计。相关的实验结果表明了理论分析的正确性。

新型光伏高变比开关电容DC-DC升压变换器

光伏发电系统通过BOOST升压变换器连接到直流母线,但传统的BOOST升压变换器存在变比低、开关电容网络的调压特性差等问题。文章将自举电路与BOOST变换电路相结合,并嵌入高阶开关电容升压电路,设计了一种具有升压比高、调压特性好等优点的新型升压拓扑电路。最后,通过实验结果验证了所提出拓扑的有效性,为光伏发电接口电路提供了一种新型拓扑。

基于开关电容网络的高增益升压变换器

针对传统Boost变换器升压能力有限,而开关电容网络输出电压不可调问题,提出将开关电容网络与传统Boost电路相结合的方法。利用开关电容网络串联放电、并联充电以及传统Boost电路输出电压可调的特点,设计出一种新型基于开关电容网络的高增益升压变换器,并由此衍生一种实现分时供电的双输入升压变换器。详细分析两种新型变换器的工作原理,搭建仿真模型,并进行了实验研究。仿真分析与实验结果表明:两种变换器控制电路简单;新型高增益升压变换器升压能力强;双输入升压变换器可以实现分时供电,提高了元器件利用率。

新型开关磁阻电机升压功率变换器分析研究

本文提出了一种新型开关磁阻电机功率变换器,在原有三相不对称型功率变换器的基础上,在其前端增加了三个二极管和两个电容。与原有的控制效果相比,不仅增大了启动时相电压的大小,同时也增大了电流续流过程中,反向电动势的大小,大大减小了续流时间。仿真结果表明,这种新型变换器可大大减小电流的续流时间,减少制动转矩;同时在启动过程中,增大了启动转矩,提高了系统的输出功率。

具有最小开关损耗的DC-DC升压变换器

开关式电源变换器的小型化主要是通过高频化和高密度化来实现的 .而高频化带来的一个严重问题是开关损耗的增大 .本文提出的具有最小开关损耗的 DC-DC升压变换器就是对解决这一矛盾的探讨 。

耦合电感与开关电容集成的高升压增益变换器

针对新能源发电单元并网时输出电压低的问题,提出了一种新型的高升压增益非隔离变换器。采用脉宽调制策略,研究了耦合电感、开关电容与传统boost升压变换器的结合策略,实现了变换器(2 n+1)/(1-2 D)的输出电压增益。所提拓扑将开关电容串进励磁电感的充电回路,使单个耦合电感倍压单元的升压系数提升为2 n;因开关电容与滤波电感串联,解决了开关过程中冲击电流的问题;耦合电感中寄生漏感的能量由开关电容所吸收,避免了电压尖峰问题并降低了开关管的电压应力。分析并讨论了电路的工作原理、稳态特性与功率损耗,设计了200 W 20 V/200 V的实验样机验证理论分析的正确性与可行性。

一种高升压比软开关DC/DC变换器的研究

Cuk变换器因其输入、输出电流连续且脉动小等优点,在一些对输入、输出电流纹波要求较高的中小功率场合,得到了广泛应用。在隔离型Cuk电路的基础上,提出了一种具有高升压比的新型软开关电路,该电路具有高升压比的特点,且所有开关管均工作在软开关状态,特别适用于光伏板、蓄电池和燃料电池等低电压输入的应用场合。对该变换器的工作原理进行了详细分析,并通过实验验证了理论分析的正确性。

基于Cockcroft-Walton倍压网络的隔离型高升压比DC-DC变换器

传统Boost变换器由于受到占空比的约束,一定程度上限制了其在高电压增益电源上的应用。本文基于隔离型升压变换器和Cockcroft-Walton电压倍增单元研究了一种具有高电压增益的DC-DC变换器,并分析了其工作原理及特性。该变换器通过整合隔离型升压变换器与电压倍增单元实现了超高升压比转换,与传统Boost变换器相比,该拓扑具有以下优点:①在较低占空比下实现了高电压增益;②较低的有源开关器件电压应力;③单开关结构简化了控制电路。最后,搭建了一台效率可达89.5%的35 W样机,实现了24 V到1 000 V的高升压比转换,并利用样机对理论分析结果进行了验证。

一种降压/升压式开关电容AC-AC变换器设计

提出了一种新型降压/升压式开关电容AC-AC变换器,能够实现电压增益为1/4或4的交流变换。阐述了变换器的主电路拓扑结构,分析了在低频和高频条件的基本工作原理,并根据变换器的等效内阻公式给出了等效电路模型。为验证理论分析的正确性,搭建了一台功率等级为500 W开关频率为50 k Hz 220 V/55 V的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

一种开关电感型准开关升压变换器

提出了一种开关电感型有源阻抗变换器,并对该变换器工作原理和连续导通工作模式的边界条件进行了探究;对变换器的各元器件进行了电压电流应力计算和参数设计。结果表明,该变换器具有电压增益高、电感电流应力低、元器件总体数量少等特点。利用状态空间平均法建立了变换器的小信号动态模型,证明了该变换器的稳定性。仿真和实验证明了该变换器的有效性。

一种交错并联分裂开关电容升压变换器

该文提出了一种可用于光伏储能系统的交错并联分裂开关电容升压(Boost)变换器。其输入、输出电流均连续,且具有2种典型的控制方式:对称控制(d_(1)=d_(2))和均流控制(d_(2)=1/(2-d_(1)))。d_(1)、d_(2)分别为2个开关管的占空比。对称控制下,电压增益为传统Boost的(1+d_(1))倍,所有功率管的电压应力均等于输入电压U_(in)与输出电压U_(o)和的一半。均流控制且电流连续模式下,无需检测输入电流,即可在全占空比范围内实现两相电感的均流控制,且电压增益为G=2/(1-d_(1)),一个开关管和一个二极管的电压应力等于U_(o)/2,其余功率管的电压应力为U_(in)+U_(o)/2。该文详细分析了所提变换器在电流连续模式下的工作原理和2种控制方式下的稳态特性,并通过一台500W/50kHz的样机实验验证了理论分析的正确性。

基于UCC3895的移相全桥软开关升压变换器设计

研究了一种新型的高频DC/DC开关功率变换器,采用单电压环移相PWM控制,在比较低的变压器匝比条件与较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS)。最后给出了实验结果和几个主要波形,并做出了详细的说明。

集成开关耦合电感升压-反激变换器

提出了一种集成开关耦合电感升压-反激变换器SCIBFC(switched-coupled inductor boost-flyback con-verter)。该变换器具有电压增益大、效率高等特性,适合应用于光伏发电等需要高电压增益的场合。在分析电路稳态工作原理和工作模式的基础上,推导出了电路各部分的相关关系;研究了电路寄生参数对电路升压增益等的影响,为选择高电压增益电路提供定量依据。SCIBFC电路的MOS管能够实现ZCS导通和ZVS关断,同时整流二极管能够ZCS关断,实现软开关,因此可以提高电路效率并改善电路EMI。最后搭建了20 W的实验样机,验证了所提电路的正确性和可实施性。