固态变压器中隔离双向DC/DC变换器扩展移相下虚拟电流控制策略

该文以固态变压器后级隔离双向DC/DC变换器为重点研究对象,提出一种扩展移相下虚拟电流控制策略。通过分析后级变换器在扩展移相传输功率下相移量关系以获得最小电流应力最优解来提高变换器的传输效率,减少器件损耗。同时通过虚拟电流控制思想在线估算传输功率来提高系统动态响应性能,减少电流传感器使用。最后,对该文所提出的扩展移相下虚拟电流控制与扩展移相控制进行实验对比分析,验证了扩展移相下虚拟电流控制策略具有降低电流应力,显著提高变换器的动态响应的优点。

基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制(MPC)的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。

永磁同步电机双向DC/DC变换器混合储能设计

为了提高永磁同步电机的发电效率,设计一种永磁同步电机双向DC/DC变换器混合储能方案,并开展性能仿真分析。利用双向DC/DC变换器连接储能部件与负载母线,该变换器的控制性能对系统整体动/静态性能存在明显影响。研究结果表明:在Buck模式下仿真测试得到,双向DC/DC变换器高压侧电流逐渐升高,产生了持续上升的最高输出功率。双向DC/DC变换器与Buck电路达到了合理的参数,能够达到混合储能系统要求达到的稳定性与快速性控制标准。本设计的双向DC/DC变换器主电路与Boost电路各项参数处于较优的状态,能够实现对混合储能系统进行稳定高效控制的目标。电感与电容值满足系统运行要求,可以实现双向DC/DC变换器的快速响应,能够快速控制电流值,并获得稳定的电压参数,能够满足优异的动态调控性能。

基于标准特征多项式的变电站光储直柔系统双向AC/DC变换器控制策略

为增强变电站光储直柔系统的可靠性,针对其在并网过程中会对变电站电能质量造成不良影响,以及现有设计方法难于工程化问题提出了一种面向工程化的基于标准特征多项式配置方法(SCP)的双向AC/DC变换器控制策略。通过建立变电站光储直柔(PEDF)系统变换器的数学模型,并分析控制器参数对变换器在不同运行模式下的电能质量的影响,然后采用SCP方法来配置闭环系统特征值,分析该方法对抑制并网电流谐波、改善AC/DC变换器并网电能质量的作用,最后对此进行仿真分析并和传统PI控制器效果进行比较,结果表明:所提策略降低了AC/DC变换器在谐波畸变率和并网电流不对称度,系统设计简便,且具有很好地鲁棒性,适合工程实践。

动力电池检测用双向DC/DC变换器设计

针对传统动力电池化成分容设备中电源模块体积大、输出功率小、稳态精度低、可靠性差等问题,设计了一款高精度、大功率双向DC/DC变换器。该变换器以同步整流双向Buck/Boost电路为核心电路,采用多模块并联拓扑结构,减小系统体积的同时提高了整机效率。基于DSP数字控制技术,实现各通道电流独立闭环控制输出,并机状态下可实现稳压输出以及电流自主比例分配,无需额外均流电路调节控制。实验结果表明:采用多模块并联型设计的双向DC/DC变换器效率高,充放电电流调整范围大,可在0~±180A内变化稳定输出,且精度可达0.005%F.S以内,满足大功率动力电池化成分容设备的技术要求,在动力电池检测行业具有较高的实用价值。

基于双向DC/DC变换器的超级电容控制策略研究

本研究采用双向DC/DC变换器控制超级电容充放电,在分析超级电容、双向DC/DC变换器的数学模型基础上,提出了充放电控制策略。为验证该策略,搭建了仿真模型。仿真结果表明:该控制策略能够控制超级电容直流母线电压,维持母线电压恒定。

V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

基于SiC器件的全砖2 kW移相全桥高压DC/DC变换器设计

采用SiC器件研制了一款全砖2 kW输出的移相全桥DC/DC变换器,并运用原边钳位二极管电路对输出整流管的电压尖峰进行抑制。现首先介绍移相全桥软开关拓扑的工作原理和整流管尖峰抑制电路,随后对变换器的关键参数进行设计,并给出了实验结果。实验结果表明:该变换器实现了功率管零压开关工作,原边钳位二极管对整流管的电压尖峰有明显的抑制作用,变换器最高转换效率高达97%,可广泛用于高压输入的供电系统。

双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用

随着用户对混合动力汽车的动力性能和油耗追求越来越高,搭载双向直流转直流(DC/DC)变换器成为满足用户要求的可能方向之一。文章针对双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用,分别分析了本田动力控制单元(PCU)系统、不同的拓扑结构选型、双路交错拓扑收益等,并分析双向DC/DC变换器在混动系统中可能遇到技术难点,为混合动力汽车采用双向DC/DC变换器选择提供意见。

新能源汽车双向DC/DC变换器研究

随着新能源汽车产业的快速发展,车载双向DC/DC变换器作为关键能量管理装置,备受关注。该文介绍双向DC/DC变换器在新能源汽车中的工作原理,指出新能源汽车双向DC/DC变换器存在的问题,包括效率低下与功率密度不足、控制策略单一、动态性能差,并针对这些问题提出优化策略,以促进新能源汽车双向DC/DC变换器技术的发展和产业化应用。

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR)DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明:与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。

三电平电流型推挽双向DC/DC变换器及工作特性分析

储能DC/DC变换器需要解决电池侧电流纹波和宽电压范围问题。本文研究了一种可用于电能路由器储能环节的三电平电流型推挽式双向DC/DC变换器,具有高增益、电流纹波小和宽输入电压范围的特征。以传输电感两端电压匹配为原则研究了采用脉冲宽度调制(PWM)加移相控制下的工作机理,深入分析了正向和反向工作模式。研究了占空比、桥间移相比和桥内移相比对功率传输的影响以及不同模式下的系统性能,以实现变换器的高效率功率传输。通过建立各功率管开通时刻的瞬态等效电路深入研究了功率管寄生电容、变压器励磁电感对实现软开关的影响。推导出开通时刻的准谐振方程,从而得到功率管实现软开关的条件,为参数优化设计奠定了基础。在3 kW实验平台上进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。

储能双向DC/DC变换器自适应充放电无缝切换策略

为提高直流微电网内储能单元的动态性能与抗干扰能力,文中提出了一种针对储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换控制策略。该策略根据母线电压高低进行储能单元自适应充放电切换,进而保持母线电压稳定。在此基础上,考虑到双向DC/DC变换器的非线性特征,引入了可通过fal函数在线调节误差反馈系数的非线性无缝电流环,实现了储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换,提高了控制策略的动态性能与鲁棒性。通过仿真和实验验证了该策略的可行性与有效性,在母线电压跌落、陡升与系统参数变化等工况下,均可实现储能单元的充放电无缝切换。

一种适用于电动汽车的无电解电容单级双向AC/DC变换器

针对电动汽车充电电源额外热量产生影响电池使用寿命的问题,提出一种无电解电容隔离式单级双向AC/DC变换器。该变换器能有效阻止低频功率纹波注入电池单元,减少了额外热量的产生;同时电解电容的消除也大大提高了系统的可靠性。控制策略方面,提出的一种四相控制器,不仅能使所有开关管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS),并在导通损耗进行了性能优化。最后,通过PSIM仿真软件和实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性。

双馈抽水蓄能机组中双向DC/DC变换器研究

为解决双馈抽水蓄能电机低电压穿越的问题,加入双向DC/DC与超级电容保护支路,其中双向DC/DC变换器采用两相交错式双向半桥拓扑结构。本文采用软开关技术有效解决变换器中开关损耗高的问题,对变换器在Buck和Boost模式下分别进行软开关技术分析。在MATLAB中搭建DC/DC效率模块、瞬态响应调整模块、工作范围模块和硬件电路模型,采用双电流内环和电压外环的控制方式。仿真结果表明在软开关的作用下,开关管实现了零电压导通和零电压关断,有效降低了开关损耗,提高大功率电力电子设备利用效率,具有一定的实用性和研究价值。

基于模型化编程的双向DC/DC变换器创新实验平台

能源互联网中存在越来越多诸如电动汽车等具有“源”“荷”双重身份的电力设备,这类设备大多采用双向DC/DC变换器实现双向功率流动。为了使实验教学紧跟专业技术发展前沿,结合双向Buck-Boost电路和模型化编程手段,完成了双向DC/DC变换器创新实验平台的设计。以电感电流为参考分析了Buck-Boost电路的双向工作模态,对实验平台硬件电路进行了详细设计,并介绍了典型控制策略的模型化软件设计。在此基础上,设计了光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)控制实验案例。典型控制实验和光伏发电MPPT控制实验结果验证了实验平台的软硬件设计,也体现出平台的灵活性。

隔离式双向全桥DC-DC变换器的功率控制特性比较与分析

针对非谐振和谐振式带隔离的双向全桥DC-DC变换器的不同特点,推导了这两种DC-DC变换器功率传输的统一表达式,该功率表达式可以统一描述这两种不同拓扑的功率传输特性。针对隔离式双向全桥DC-DC变换器的开关器件在高频工况下的强迫开通/关断方式,带来较大的开关损耗,造成变换器效率下降的问题,本文以一种带隔离的LC谐振式DC-DC变换器为研究对象,提出了一种移相控制的DC-DC变换器控制策略,在该策略下,DC-DC变换器的功率器件能够实现零电压开通,并且通过谐振减小了功率器件的关断损耗,从而提高了系统的效率。仿真和实验结果验证了文中所提出控制策略的有效性。

一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器

直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modularmultilevelDC/DCconverter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。

一种隔离式双向全桥DC/DC变换器的控制策略

针对传统的LC串联谐振式双向DC/DC变换器,在负载加重时开关管的开关损耗增加,带来系统效率的下降的问题,以一种LC串联谐振式带变压器隔离的双向全桥DC/DC变换器为研究对象,建立该变流器的近似等效电路模型。通过对变换器的工作原理和控制特点进行分析,提出一种在宽范围负载变化下,DC/DC变换器逆变侧和整流侧的开关器件均能实现软开关的控制策略,并提高了系统的效率。仿真和实验结果都验证了文中所提出方法的正确性和可行性。

基于模糊神经网络PID控制的双向DC/DC变换器

为提高交错并联双向DC/DC变换器的动态性能与抗干扰能力,提出一种基于模糊神经网络PID的控制方法.建立并联交错双向DC/DC变换器的小信号数学模型,得到输出电压与电感电流的传递函数;设计模糊神经网络PID控制器,应用到变换器双闭环控制的电压外环.仿真结果表明:与模糊PID控制、RBF神经网络PID控制相比,Buck模式下,模糊神经网络PID控制下的变换器输出电压达到稳态的时间为15 ms,超调量为1%,加入扰动后30 ms即可恢复稳态;Boost模式下的仿真结果与Buck模式相似,证明了模糊神经网络PID控制方法的优越性和有效性.