应用于储能系统的双向DC-DC变换器研究

分布式能源的开发和应用日益广泛。本文采用了直流侧含有储能单元的交直流分布式电源(DG)统一模型,针对分布式电源大多具有间歇性、易波动的特点,利用直流侧储能单元平抑能量波动,以提高供电的稳定性和供电质量。储能单元通过两相交错并联Buck-Boost型双向DC/DC变换器接入直流母线,针对传统两相并联DC/DC电路易出现的电感电流纹波较大、两相间电流不均衡问题,提出了一种新的移相均流控制策略。最后搭建了5kW实验样机,通过实验验证了理论的正确性。

软开关双向DC-DC变换器控制模型

针对在大功率能量存储场合适用的非隔离双向DC-DC变换器一般存在着开关损耗大、断续工作时寄生振荡等问题,研究了非隔离双向DC-DC变换器的基本原理,为了提高系统的功率密度减少系统损耗,半桥变换器的开关管互补导通,并工作在电感电流断续过零状态以实现软开关。对采用超级电容的双向变换器进行了定量分析,分析并计算了主电路电感与电容参数。同时,通过对双向变换器的控制模型的分析,对超级电容采用恒流充电、恒流恒压放电的策略,实现了双向DC-DC变换器双向工作的稳定。在以上理论分析的基础上,搭建了实验样机进行实验验证,仿真和实验结果验证了本文控制模型分析的正确性。

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。

一种适合UPS应用的新型零电压开关双向DC-DC变换器

电流?电压型双向DC-DC变换器采用相移技术可以实现功率器件的软开关,但是电流源型变换器存在关断电压尖峰和变压器两端电压不匹配时引起环流损耗增加。为解决这些问题,该文提出一种新的相移加PWM控制有源箝位型零电压软开关(ZVS)双向DC-DC变换器,在电流源型变换器中加入有源箝位支路和PWM控制技术,能够有效抑制电压尖峰和降低环流损耗,同时实现了全负载范围的ZVS。该文分析了这种新型变换器的工作原理,并在一台1.5kW的原理样机上进行验证,最后给出了试验结果。

锂电池化成用双向DC-DC变换器设计

针对锂电池化成过程中采用电阻放电带来的大量能量浪费现象,设计了一个双向DCDC变换器,可以实现化成放电能量的高效回收。该变换器以Buck/Boost双向DC-DC变换器作为主电路拓扑,主要由Buck驱动电路、Boost驱动电路、电压/电流采样电路等部分构成。介绍了系统的基本结构,分析了电路的工作原理,并对方案设计给予了详细说明。实验结果表明,该变换器可以实现电池充电、放电功能,控制精度高,具有良好的稳定性。

双向DC-DC变换器并联仿真

双向DC-DC变换器采用双向半桥变换器拓扑结构,首先阐述了双向半桥变换器的工作原理,并分析了电源的并联特性及自主均流法的工作原理,给出了参数设计方法.以Buck/Boost变换器并联系统为例,采用PID控制方式,应用Matlab对该模型进行了仿真,将仿真结果与未加均流方法进行比较,结果表明Buck/Boost变换器能实现能量的双向传递并且能很好地实现均流,从而验证了分析的正确性,为双向DC-DC变换器自主均流技术的推广应用提供仿真经验.

基于TMS320F2812的光伏发电系统用双向DC-DC变换器

介绍了独立太阳能光伏发电的意义,采用非隔离型Boost/Buck拓扑结构为主电路拓扑,重点分析了主电路的工作原理。设计了基于TMS320LF2812的控制系统硬件电路、控制系统软件及数字PID控制器,给出了基于数字化控制的双向DC-DC变换器的充放电试验、升降压快速切换试验及其技术参数。数字化控制双向DC-DC变换器实现了太阳能板、蓄电池二者之间的稳定充放电及其快速切换。

四相交错并联双向DC—DC变换器中耦合电感的设计准则

深入研究了四相Buck＋Boost交错并联双向DC—DC磁集成变换器运行在Buck模式下的稳态电流纹波和暂态电流响应速度，同时研究了耦合电感的非对称性对变换器性能的影响，通过分析磁集成变换器的占空比和电感耦合系数对稳态电流纹波和暂态电流响应速度的影响，总结出四相Buck＋Boost交错并联双向DC—DC非对称磁集成变换器运行在Buck模式下的设计准则，即在设计这种非对称变换器时，利用给出的设计公式和设计区域选择相关参数。最后，通过实验验证了理论分析的正确性。

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。

混合动力船舶双向DC-DC变换器的研究与设计

针对全桥双向DC-DC变换器Buck和Boost两种模式参数设计要求不同的问题,提出了一种"占空比-变压器-电感"匹配设计法。对全桥双向DC-DC变换器的两种工作模式分别进行建模,设计了闭环控制系统,Buck模式的闭环控制系统保证了动力电池恒压充电;Boost模式的闭环控制系统保证了母线电压恒定。根据混合动力船舶的特点设计了双向DCDC变换器,仿真实验验证了所设计的双向DC-DC变换器控制系统和控制策略的正确性,保证了分别处于两种工作模式时输出端电压稳定。

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。

基于TL494的双向Buck-Boost BDC高效开关电源设计

该文双向DC-DC变换器(BDC)的设计由PWM控制、驱动、功率变换及测控4大部分组成。PWM控制以TL494为控制核心,闭环调节电路占空比;PWM驱动由IR2111构成,驱动同步整流电路的开关管;功率变换采用同步整流电路为功率变换拓扑,实现DC-DC双向高效功率变换;测控电路以MSP430单片机为控制器,结合电流、电压采样电路,控制电路输出参数并显示。系统具有过流、过压保护功能,并能通过MSP430单片机实现高精度的程控。测试结果表明,采用同步整流电路能较好完成DC-DC功率双向变换,双向功率变换效率均达到95以上,同时还具有很强的抗扰动能力。

双向全桥DC-DC变换器单移相闭环控制研究

针对基于传统单移相控制的双向全桥DC-DC变换器存在效率低的问题,提出了一种基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器设计方案;分析了双向全桥DC-DC变换器稳态特性,详细介绍了基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器的建模实现。仿真与实验结果表明,基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器效率高、损耗小。

双向全桥DC-DC变换器故障诊断研究

随着智能电网建设需求的发展,无工频变压器大功率电力电子变换器,以其低污染、高效率、智能化等多种优势引起人们越来越多的关注。无工频变压器大功率变换器的两种单相拓扑,由级联式多电平AC-DC整流模块、双向DC-DC变换模块和多电平DC-AC逆变模块构成。根据双向全桥DC-DC变换器的故障诊断的原理,对现价段故障诊断的研究成果进行分析比较,提出了一种基于通过提取高频隔离变压器原边电压作为诊断特征的故障诊断方法。当开路故障诊断发生在双向全桥DC-DC变换器原边的任一开关时刻,可以产生的异常状态的指示,并且会在控制系统中触发一个有源移相,在此时可以准确的定位出故障开关的位置。并通过仿真实验对该故障诊断方法进行验证,证明了该方法的正确性和在实际电路中的可用性。

基于MSP430的双向DC-DC数控电源设计

双向DC-DC电源是伴随科技与生活生产的日益发展,对直流-直流变换器的需求逐渐增大的背景下而设计出的一种能够实现能量的双向流动,准确控制直流电压,提高利用效率的数控电源。该电源采用MSP430F149为控制核心,分为控制电路,主电路,检测电路三部分模块设计,各模块电路之间交互性强,通过各电路间的联调实现对电压电流的有效控制,亦可实现数字控制的目的。

基于输入电压前馈的双向有源桥DC-DC变换器虚拟功率控制方法

针对电力电子变压器前级单相脉冲整流器直流侧电压含有二倍电网频率脉动的现象,该文以电力电子变压器中的双向有源桥式DC—DC变换器为研究对象,研究在输入电压脉动情况下变换器输入与输出之间的关系。首先通过变换器的小信号模型,分别针对输出电压开环和闭环控制情况,揭示输入电压脉动情况下输入与输出电压之间的定量关系。为了抑制输出电压脉动,提出一种基于的输入电压前馈的虚拟功率控制方法,并且选取虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制与之对比。在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对理论分析和抑制算法进行实验验证。实验结果表明:在输入电压脉动情况下,输入与输出电压之间的定量关系描述正确,并且传统电压闭环对输出脉动的影响很小,与虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制相比,所提出的输入电压前馈的虚拟功率控制方法能更加有效地抑制输出电压脉动,并且在输入电压突变和负载突变时也具有最优的动态性能。

高升降压比双向DC-DC转换器的工作特性

为了消除匝数比大的变压器中存在的浪涌电流现象,在高升降压比双向DC-DC转换器中采用了吸收充电能量的有源箝位回路.对其静态和动态特性的理论分析和实验结果表明:开关电源输出端电压发生线性增长,有效抑制了电流浪涌现象.

双向DC-DC变换器的应用及电路拓扑概述

文章叙述了双向DC-DC变换器的概念和特点、主要应用领域,并简要分析了主要电路拓扑结构及关键技术问题。

基于双向半桥DC-DC的超级电容器储能系统仿真研究

引入了双向半桥DC-DC变换器对超级电容器进行充放电的换流方式:阐述了超级电容器在双向半桥DC-DC变换器工作原理;分析了单端稳压和稳压快速充电两种控制策略,并给出了双闭环控制的原理框图;最后搭建了以直流电机为负载的上述两种控制策略下的仿真系统,通过设定电机运行多种工况,完整地考察了超级电容与位能负载间的多种换流情况。仿真结果验证了该变换电路不仅能够实现馈能的完全吸收,还具有较快速的放电过程动态响应,且电路简单,易于工程实现,满足了位能型负载下超级电容器储能系统的变换要求。

双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中,提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并通过仿真验证了理论分析的正确性。