复合能源电动汽车双向DC变换器控制研究

以提高电动汽车续驶里程和控制性能为目标,对目前复合能源电动汽车驱动和再生制动控制系统的双向DC变换器进行了研究,搭建了双向DC变换器硬件平台。为保证复合能源电动汽车闭环系统在模型和参数不确定性条件下的鲁棒性,设计了基于变换器参数匹配的最佳功率-效率控制器。实验结果验证了这种控制方法应用于双向DC变换器的有效性。

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。

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。

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。

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DC/DC变换器的拓扑研究

首先分类介绍了几种典型的隔离式双向DC/DC变换器电路,并对其主要特点和应用领域进行了比较和分析。在此基础上,提出了一种新颖的隔离式双向DC/DC变换器拓扑,该拓扑结构简洁,并可应用同步整流技术,使得整个设计具有高效率、高控制性能、低成本等特点。该文介绍了电路结构、详细分析了工作原理和设计要点,最后给出了实验波形,验证了这种电路拓扑的优越性。

PWM加相移控制的双向DC/DC变换器

该文提出了一种PWM加相移控制的双向DC/DC变换器。该变换器结合了PWM和相移这两种控制技术优点,不但可以减小变换器的电流应力和通态损耗,而且可以拓宽零电压开关的范围。该文详细地介绍和分析了变换器的工作原理,给出零电压开关的条件,最后给出了实验结果。

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。

基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。

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。

DCM模式下交错并联磁集成双向DC/DC变换器的稳态性能分析

针对目前交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作在DCM模态下的分析不全面这一研究现状,以两相电感进行耦合的两相交错并联磁集成Buck/Boost双向DC/DC变换器为例,在轻载时关断MOS管,利用MOS管的体二极管具有单向导电的特性,避免电感电流出现负值,从而降低变换器的能量损耗,提高变换器的效率。首先深入分析了运行在Buck状态下的双向DC/DC变换器的DCM模态的稳态性能。其次,分析了变换器的工作状况转换条件,求出各模态转换的临界负载电流。并通过引入的变比与其他参数之间的关系具体分析变换器在各种工作情况(CCM/DCM)下每相相电流的变化规律,同时找出变换器的总输出电流的变化规律。最后,通过仿真和实验的具体数据验证理论分析的可靠性。

微电网储能系统中基于PWM加双重移相控制的双向DC/DC变换器研究

针对微电网储能应用中各储能装置以及直流母线存在的电压波动对变换器工作造成的不利影响、电路环流带来的损耗问题,在原边全桥-副边升压半桥隔离型双向DC/DC拓扑的基础上,提出了PWM配合双重移相的控制方法,分析了该方法在变换器端口电压波动情况下对变换器的各种工作特性带来的改善。针对单侧H桥双重移相控制仅在端口电压匹配时才能够在整个移相范围内消除功率环流的局限性,阐述了引入PWM控制后在消除功率环流上的改进,提高了端口电压在宽变化范围下系统的工作效率。建立了PWM配合双重移相控制变换器的数学模型,并与传统移相控制变换器特性做出定量的对比。设计了所提方法应用在微电网储能系统中的控制策略,并搭建了仿真模型,对控制效果进行了对比分析,验证了所提方法的有效性。

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。

输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

多模块输入串联、输出串联（input-series output-series,ISOS）型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。

基于双向DC/AC变换器的混合储能系统动态控制策略

针对风电和光伏并网发电系统的功率波动问题,研究了一种基于双向DC/AC变换器的混合储能系统的动态控制策略。对含有超级电容器与蓄电池组的混合储能系统,通过双闭环控制器对变换器内部的电压电流进行控制,把波动变化较快的电流分量分配给超级电容器,由蓄电池来响应波动变化较慢的电流分量。同时,控制系统将超级电容器的电压稳定在预设范围内。基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)对蓄电池的荷电状态(State of Charge,SOC)进行控制,使其SOC值稳定在安全范围内并延长了蓄电池的使用寿命。通过仿真实验,验证了控制方法的有效性。