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。

单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其SVPWM调制策略

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制,提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点,适合作为380 V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比,不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节,具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理,提出基于该拓扑的SVPWM调制策略,并分析变换器的直通问题。最后,在实验室研制一台由DSP TMS320F2812控制的3 kW原理样机,实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。

混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数研究

为了解决混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数的问题,以传统单移相控(SPS)功率特性为基础,对比双重移相控制策略功率特性,建立数学方程并计算参数。设计了变换器的最优参数,最后通过仿真验证以及实验验证了最参数设计的正确性,实现双重移相调制控制策略的最大效率。

推挽式双向DC/DC变换器建模与控制器设计

本文针对推挽式双向DC/DC变换器中传输电感电流一个开关周期内的平均值为零,无法直接用状态空间模型描述的问题,提出一种新型的模态平均分级建模方法,通过将模态平均电流代替周期平均电流,同时遵循功率守恒的准则,将原电路解耦为前、后两级分别建模,得到变换器低阶非耦合的小信号数学模型。然后,设计以控制箝位电容电压为目标的电压电流双闭环控制器和以控制输出电压为目标的移相环控制器,并从优化系统动静态性能出发对控制器参数进行了详细的分析和设计。最后,在PSIM中搭建仿真模型,验证了所建立小信号模型的准确性和所设计控制器的有效性。

基于V2G的CLLC无无功环流双向隔离型DC/DC变换器

传统的DC/DC变换器均为非隔离型能量单向流动,通过对无无功环流双向隔离型DC/DC变换器的研究发现电路中含有谐振电流且电压波形不稳定,针对这一问题,在无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器的电路拓扑中增加了CLLC来进行改进,提出了一种CLLC无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器,通过MATLAB/Simulink仿真环境下搭建相应的电路模型,并对其仿真结果进行分析研究,证明了CLLC无无功环流双向隔离型DC/DC变换器具有纹波小,电压稳定性强的优点。

基于隔离双向DC/DC变换器的电梯节能系统建模与仿真

为了解决超级电容存储型电梯节能装置成本高的问题,将隔离双向DC/DC变换器用于电梯节能装置,通过小信号分析法对隔离双向DC/DC变换器进行分析建模,引入了电梯变频器直流母线电压外环、超级电容充放电电流内环的双环PI控制策略,克服了从直流母线电压到超级电容电压大变比变换难以实现的技术难点,在完成电梯回馈能量的存储与再利用的同时,有效降低了电梯节能装置的成本。并利用超级电容放电电流大的优势,在电梯启动时超级电容节能装置提供大电流补偿,减少了对电网的冲击。通过Simulink仿真分析,验证了方法的有效性和可行性。

新型无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器

随着双向隔离型DC/DC变换器在新能源、电动汽车及柔性变电站等领域的应用日益增多,变换器拓扑也层出不穷。传统拓扑中存在的无功环流影响着变换器的稳定性及效率,成为目前亟待解决的问题。提出一种新拓扑,其优点是没有无功环流,工作效率高,动态响应快,功率双向流动。首先介绍了所提拓扑的工作原理和控制方法,并根据实际应用提出吸收回路设计方案。最后,将仿真结果与双有源全桥拓扑进行对比,并通过实验结果表明,该拓扑可以实现功率双向流动且不存在无功环流。

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。

基于能源路由器的隔离双向DC-DC变换器研究

介绍了隔离双向DC-DC变换器的工作原理,分析系统容量与连接电抗之间的关系,给出高频变压器的参数选择设计方案。结合该变换器的控制特点以及蓄电池充放电的要求设计出有效的移相控制策略。在PSCAD中建立仿真模型,分析该变换器作为能源路由器的一部分在各种工况下的运行状态。仿真结果验证了设计方案的正确性和可行性。搭建了一套样机,在样机上得到了较为理想的实验波形。

基于磁隔离双向传输的多功能DC/DC变换器设计

针对航天器单机系统对二次供电电源需求,以宇航用大功率多功能DC/DC变换器为研究对象,提出一种基于磁隔离双向传输反馈控制的DC/DC变换器电路结构,并在此电路基础上拓展出过流保护、禁止、并联均流等辅助功能。通过实际测试验证,采用该方案的产品性能指标优越,还具有良好的辅助功能。

隔离式DC／DC变换器的电磁兼容设计

详细分析了隔离式DC/DC变换器产生电磁噪声干扰的机理,介绍了在DC/DC变换器主电路及控制电路设计时所采取的电磁兼容措施。

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器研究综述

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器以单级式的结构可实现高频电气隔离、单位功率因数控制、双向电能传输和升降压变换,在微电网母线电压变换、储能装置功率变换等场合均具有重要的应用。文章基于电路拓扑、调制策略2个方面详述变换器的研究现状,分析各类拓扑和调制方法的工作原理和应用特点,总结拓扑结构机理和衍生方法,归纳考虑变压器伏秒平衡的空间矢量调制策略步骤。最后,从新型半导体器件的应用、软开关的实现和可靠性的提高3个方面对变换器的未来发展趋势进行展望。

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.

用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器的研究

针对典型的半桥式双向DC/DC变换器拓扑结构特点,利用DCM模式下电感电流反向的特征,采用一种不额外添加半导体器件的软开关技术,减小开关损耗;采用多重化拓扑结构弥补DCM模式下电压、电流纹波大的缺陷;在控制方式上采用电压电流双闭环形式,将共用电压环的输出作为每个基本单元的给定电流,解决了并联结构的均流问题。

锂电池化成用双向DC/DC变换器研究

介绍了一种体积小、经济实用、便于管理的双向DC/DC变换器。主电路选择反激式拓扑,控制策略采用双闭环PWM,基于Dispic单片机实现了锂电池化成过程恒压、恒流充放电的全数字控制,并通过监控系统管理该过程。对控制策略和算法进行Simulink仿真和样机测试。结果表明,系统能够稳定高效地工作,双闭环控制可作为锂电池化成系统充/放电控制单元。

一种交错式双向DC/DC变换器建模与分析

传统的双向DC/DC变换器电压变换比小、电流纹波系数大、开关管电压应力大,文章对双向Buck/Boost变换器进行改进,提出了一种新的拓扑结构,设计了一种三重交错式双向DC/DC变换器,可以实现Boost和Buck两种工作模式。文章首先详细分析了电流连续模式下的Boost和Buck工作模态,其次采用状态空间平均法分别建立Boost模态和Buck模态的小信号模型,并通过实验验证。实验结果表明,三重交错式双向DC/DC变换器具有较高的电压变换比、较小的电流纹波和较低的开关管电压应力。

工作在双移相状态下的隔离式三电平半桥双向DC/DC分析

双向DC/DC具有易实现软开关,功率双向流动,电气隔离,高可靠性以及具有完全对称的配置等特点。文章对一种新的隔离式三电平半桥双向DC/DC拓扑进行了分析,和两电平双向DC/DC对比,发现三电平半桥双向DC/DE拓扑可以更方便的用在高电压环境中,因为每个开关管所承受的耐压只有直流侧电压的一半。文章对该拓扑工作在双移相情况下作了详细的电路分析,并进行了仿真实验,仿真结果证明了结果的正确性。

双向全桥DC-DC变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算

精确预估非正弦波激励下高频变压器绕组与磁心损耗、研究不同模态下变压器损耗的变化趋势,对于电力电子变压器(PET)精细化设计至关重要。在对PET中间级——隔离式双向全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立变换器的近似等效电路模型,得到一种适用于隔离式双向全桥DC-DC变换器中高频变压器绕组损耗计算方法。在计算方波、梯形波电压激励下的磁心损耗时,推导出修正的Steinmetz经验公式简化解析计算式,引入仅与占空比和上升时间有关的修正系数,据此可直接利用正弦波激励下的损耗系数,快速获取典型工作模态下磁心损耗。设计制作一台1.2k V/0.3k V/5k V·A非晶合金磁心高频变压器试验模型,将所提方法的计算结果与有限元仿真和试验测量结果对比,验证了所提方法的有效性。

双向全桥DC/DC变换器移相优化的扩展双重移相控制

针对传统双重移相轻载状态下移相角调节范围小、变化率大的问题,提出了扩展双重移相控制。传统双重移相方式在轻载时移相角调节幅度较大,会造成系统失衡。将二次侧全桥内移相角扩展到负值,使系统轻载时移相角调节得到优化,进一步建立对应的数学模型,推导出不同工作状态下以功率回流最小为目标的优化控制策略。搭建Simulink模型对不同工作状态进行仿真,并基于该控制策略设计搭建小功率实验平台,验证了控制策略的有效性与可行性。