应用于飞轮储能的BLDC电机功率双向流动策略设计

电机是飞轮系统实现电能与机械能相互转换的核心。BLDC(brushless direct current)电机具有体积小、噪声低、经济效益高等优点,在储能中得到了应用。为避免电机在充放电过程中产生较大绕组损耗或引入辅助电路稳定输出电压,在搭建应用于飞轮储能的BLDC电机模型基础上,提出改变晶闸管导通与关断顺序的电机充放电控制策略,改变绕组反电势与流经电流方向,实现电机充放电功能。仿真结果表明搭建的BLDC电机模型能够正确表示飞轮运行特性,也表明提出的电机充放电控制策略在不引入额外的电路拓扑结构情况下,能够使电机在充电状态吸收功率,将电能转换为飞轮动能,电机在放电状态释放功率,将飞轮动能转换为电能,并且充放电过程中相关电气量可控,从而实现功率双向流动过程,此控制策略的设计为飞轮储能的机电一体化产品实现提供一定的理论基础。

新型功率双向流动变换装置的研究分析

在传统双向流动变换系统中,系统控制复杂且输入输出电能品质差,为减轻其对电网的影响,结合直线移相变压器构建一种新型功率双向变换装置。通过理论推导变压器三相合成磁场沿水平正弦移动变化规律,采用多重叠加与多脉波整流技术可同时实现系统逆变与整流的不同工况,改进移相变压器绕组结构,优化输入输出电压波形,提高系统整体工作性能。开展有限元仿真分析和样机实验,验证了新型装置的可行性,达到了工程设计的要求。

一种隔离型双向功率流动逆变器的研究

单级式逆变器相比于两级式逆变器具有结构简单,易模块化,功率密度高的特点。针对于单级式双向逆变器的研究,提出了一种新颖的功率双向流动的逆变器拓扑,该拓扑将滤波电感替换成反激变压器,在功率反向流动时,能量通过反激变换器传送至DC端,从而实现功率的双向流动;对该逆变电路的工作原理、控制策略、电路参数理论分析,在理论的基础上研制出一台800 VA 80 DC/200 V 50 Hz AC样机。

输电系统中并网变流器优化双向功率稳定性差异的阻抗控制策略

交直流混合输电线路中功率面临双向流动的情况,功率正向与反向之间系统稳定性存在明显的差异特性,即双向功率稳定性差异。论文针对交直流混合输电系统中并网变流器双向功率稳定性差异进行研究。为了解决双向功率稳定性差异,进而提高的系统稳定性,首先对功率控制的逆变器交流侧阻抗在d-q坐标系下进行小信号建模,对比分析正向和反向功率下的阻抗特性。其次,结合阻抗稳定判据,揭示双向功率流动对并网变流器系统稳定性造成的影响。然后,提出了一种阻抗优化控制策略,在不改变稳定性较好的正向阻抗特性的同时,优化并统一反向阻抗特性。最后,通过Matlab/Simulink仿真模型对所提出控制策略的有效性进行了验证。研究结果表明:优化后的变流器系统在双向功率流动下,能够保持较为统一的稳定特性,并能够有效抑制传输功率传输方向变化引起的振荡问题。研究结果证明了所提控制策略的有效性。

用于柔性直流配电的高频隔离链式双向直流固态变压器

双向直流固态变压器是柔性直流输配电网中的关键设备,可以实现高压直流电网和直流微网之间的电压变换和功率流向控制。本文提出了一种基于LLC谐振变换器的双向直流固态变压器的电路拓扑结构,并针对其应用场合,给出了具体电路设计方案。分析了LLC谐振变换器的功率双向流动工作原理和变换器的电压增益特性,提出了一种功率双向流动控制方法;同时依据双向直流固态变压器多单元模块输入输出特性关系,提出了一种功率平衡控制策略。搭建了直流固态变压器的仿真模型,仿真结果验证了本文所提出设计方案及控制策略的有效性和正确性。

高性能双向直流变换技术及其应用专辑主编评述

双向直流变换技术,是一种基于双向直流变换装置接口高低压直流能量源或直流母线进行高低压侧电压匹配和功率双向流动控制的技术。近年来,随着高性能半导体器件、高效率磁性元件、先进热管理等技术和高性能控制技术的发展,双向直流变换器及其控制系统的设计成了工业界和学术界研究和发展的热点。基于当前双向直流变换技术的研究热点问题,《电源学报》特别推出“高性能双向直流变换技术及其应用”专辑,以期推进双向直流变换技术难点和热点问题的讨论。

基于LLC谐振变换器的电力电子牵引变压器控制策略研究

采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向流动的工作原理及变换器增益特性,提出采用变频控制实现功率双向流动的控制方法。为解决系统的功率平衡问题,提出一种基于LLC谐振变换器的功率平衡控制策略。该方法前级级联H桥变换器只进行基本控制,通过对后级LLC谐振变换器进行电压平衡控制,从而实现系统的功率平衡。搭建电力电子牵引变压器仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明所提出的控制策略能够实现功率双向流动,且各功率单元的传输功率保持一致,实现了系统的功率平衡。

一种太阳电池串联均压控制系统

介绍了一种以CUK变换器为基础的太阳电池串联控制系统。通过能量双向流动 ,实现两个串联太阳能电池端电压相等 ,提高了系统的输出功率。

具有短路限流能力的大变比DC/DC变换器

提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。

基于BQZSI与MRAS的电动汽车驱动控制与改善

在电动汽车中,基于DC-DC变换器级联的电压型逆变器被广泛应用,为了获得负载侧较高的电压通常需提高直流侧电压,但这样做增加了额外成本。为避免因速度传感器带来的硬件复杂以及实现能量的双向流动,文中采用了基于准双向Z源逆变器(BQZSI)与模型参考自适应(MRAS)对电动汽车驱动系统进行设计与控制。但考虑到该系统在低速或频繁启动时控制性能不佳的问题,故采用模糊逻辑控制器对该系统进行了改善使之在较低的速度下依然有较高的控制精度与性能。最后,通过仿真验证系统的可行性与性能的改善。

基于Simulink的单相矩阵变换器的研究

介绍了矩阵变换器(MC)的优点,在此基础上分析单相矩阵变换器的工作原理、拓扑结构及推导过程,并基于Simulink进行仿真研究.以此来证明这种变换器的优点.通过仿真结果,发现这种交-交变换器具有输出频率连续可调、输出电压波形存在畸变,但在一定范围内连续可调、输入输出电流较接近正弦波等优点,发展前景大,值得进一步研究.

基于Matlab/Simulink的单相-单相MC的研究

在介绍矩阵变换器(MC)的优点基础上,分析了单相-单相矩阵变换器的工作原理、拓扑结构及推导过程,并基于SIMULINK交互式仿真集成环境对单相-单相矩阵式变换器进行了仿真研究。仿真结果表明这种交-交变换器具有输出频率连续可调、在一定范围内输出电压连续可调、正弦输入电流双向功率流等优点,值得进一步研究。

藉相位移的调制对QAB变换器中功率变换的研究

在可再生能源与储能技术发展的同时,多通道DC/DC变换器拓扑,由于其本身的优点,最近也受到广泛关注。本文提出了一款带高频变压器的双向四重(由四部分组成的)有源桥式(QAB)DC/DC变换器。采用了全桥结构的功率变换器,相位移的调制则用于研究QAB变换器的功率转换。应用这一调制方式,在改变或总计Q A B变换器输出和接收的功率时,将受到相位移的影响。由(1)多输入单输出(平衡的电压源);(2)多输入单输出(不平衡的电压源):(3)多输入多输出(平衡的电压源);及(4)单输入多输出(不平衡的负载);对QAB的多重结构进行了评估。通过MATLAB模拟链分析了2.5kw系统的模拟结果。利用这一模拟也讨论了功率和效率,从而发现,在90°相位移下能达到最大的功率。