基于单相双向变换器的电动汽车充放电设计

随着绿色出行的提出,电动汽车代替燃油汽车的趋势越来越明显。随着大规模的电动汽车应用,甚至能够在电网用电高峰时充当储能设备对电网进行补偿。针对电动汽车的电池充放电问题,以单相双向变换器为电动汽车充电设备的主拓扑,同时提出了一种电流闭环结合中点电压闭环的控制方法实现能量双向流动。实验结果验证了所提电动汽车充放电方案的有效性,为加快电动汽车的普及提供了一定的基础。

基于时变权重模型预测的双向DC-DC优化控制方法

双向DC-DC变换器是电动汽车的关键电压变换部件,提高其动态负载下的响应速度与鲁棒性对电动汽车低压供电系统有重要意义。提出一种基于模糊时变权重的MPC(model predictive control)控制方法。基于状态空间平均法建立变换器动态模型。基于MPC原理搭建变换器MPC模型,实现对电压的跟踪控制;在分析权重对动态负载下电压跟踪性能的影响的基础上,设计权重模糊调节器,实现权重的在线调节。基于HM-cSPACE搭建实验平台验证所提方法的准确性。在Matlab/Simulink环境下与PI控制和传统MPC控制进行对比,结果表明:在负载变化时采用时变权重MPC控制的变换器有更好的动态性能和鲁棒性,超调量降低26.1%。该方法对提高双向DC-DC变换器动态负载下的优化控制具有重要意义。

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。

基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断

目的为了解决双向DC-DC电力变换器的软故障诊断精度不高的问题,方法提出基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断模型。首先,分析双向DC-DC电力变换器中电容、电感和MOSFET管的故障机理,通过仿真实验模拟各元件失效后变换器的输出电气参数变化,从而确定变换器不同元件故障时对应的故障特征参数;其次,构建改进的LSTM-SVM双向DC-DC电力变换器故障诊断组合模型,在LSTM中添加Mogrifier门机制,提高LSTM提取时间序列原始数据中微弱特征的能力;最后,由于传统LSTM的末端分类器为Softmax,其主要解决单一元件诊断问题,变换器故障类型较多,维数较高,所以采用麻雀搜索算法优化的SVM代替原有的Softmax函数,对LSTM输出的数据进行故障分类,提高故障诊断的准确率。设置双向DC-DC电力变换器充放电两种状态下,包含电解电容、电感和MOSFET单双管故障在内的24组故障,分别采用本文构建的改进的LSTM-SVM和原始的LSTM-SVM双向DC-DC变换器故障诊断模型进行诊断。结果结果表明,改进的LSTM-SVM故障诊断模型诊断准确率平均值为99.71%,原始的LSTM-SVM故障诊断模型诊断准确率平均值为88.48%,改进的LSTM-SVM故障诊断模型对各元件的故障诊断正确率均高于原始的LSTM-SVM故障诊断模型的。结论基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断模型实现了对双向DC-DC电力变换器中的电解电容、电感和MOSFET单双管故障的准确诊断。

新能源船用双向DC-DC控制系统设计

为适应太阳能电池板昼夜输出电压变化较大的情况,保证母线上用电设备的电压稳定,设计一种新能源船用双向DC-DC控制系统。系统利用STM32作为主控芯片,主电路采用Buck-Boost拓扑结构,用隔离放大器采集电路中的电流和电压信号,电流电压信号经过预处理再经STM32内部A/D转换后作为被控参数,控制程序分为软启动和正常运行两部分,测试结果证明,所设计系统满足应用要求。

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

基于非线性扰动观测的储能双向DC-DC变换器非奇异终端滑模控制策略

在光储直流微电网系统中,储能双向DC-DC变换器在储能设备与直流母线之间起着关键的接口作用,其在光伏输出功率及负载大信号扰动下的性能优劣至关重要,将直接影响着直流母线电压的稳定运行。为此,提出了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的非奇异终端滑模控制策略。首先采用基于微分几何理论的精确反馈线性化方法,将双向DC-DC变换器系统的状态空间模型转化为布鲁诺夫斯基标准式,并利用非线性扰动观测器对系统扰动量进行估计和补偿。在此基础上设计非奇异终端滑模控制器,并根据李雅普诺夫稳定性理论,证明所提控制策略的稳定性;进而分析所提控制策略的收敛性。最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明,与文献中典型非线性控制策略相比,本文所提控制策略在光伏输出功率和负载有较大扰动时响应时间较快,并具有电压过充小、稳态误差小的优点。

有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器设计及仿真

为了满足强磁场装置电源供电极低电流纹波的要求,采用了并联有源电力滤波器。首先简述了并联有源电力滤波器的工作原理,并设计了一种新型的双向DC-DC变换器取代了以往并联有源电力滤波器中使用的水冷电阻,实现了对并联有源电力滤波器中的电容器进行快速充电与快速放电,从而降低了能量损耗。然后详细分析了变换器快速充电与快速放电的工作过程,并给出了具体的设计参数。最后进行了仿真验证,通过仿真波形可以看出,该双向DC-DC变换器可以正常工作,能够顺利实现能量的双向流通,满足并联电力有源电力滤波器的设计要求。

一种适合宽范围输出的双向DC-DC变换器

提出一种适合宽范围输出的双向DC-DC变换器。该变换器结构与传统LLC双向DC-DC变换器类似,但通过开关管复用以及将谐振电感增加绕组复用为一个反激变压器,构造了多种工作模式。变换器采用PWM调制,正向功率传输时有中、低两种电压增益模式,反向功率传输时有高、中、低三种电压增益模式,所有模式中均可实现全负载范围内的软开关状态。对各模式的工作原理、增益公式推导进行了详细的描述。最后以满足4-5节12 V蓄电池的充放电为前提,给出变换器设计和控制方法,并搭建了相应参数的实验样机。实验结果验证了该变换器分析的有效性。

应用于蓄电池在线核容的双向DC-DC技术研究

该文研究一种应用于蓄电池在线核容的双向DC-DC变流器技术,实现蓄电池的远程在线充放电,旨在提高维护效率、降低安全风险,并节约能源。研究内容包括DC-DC升压方案介绍、双向DC-DC电路拓扑以及控制策略的设计。仿真分析和实验结果表明,所提出的双向DC-DC变流器能够有效地实现蓄电池的在线核容测试,具有较高的转换效率和稳定性。

分布式供电系统双向DC-DC变换器优化控制方法

常规的分布式供电系统双向DC-DC变换器优化控制方法主要使用TPS(Triple-Phase-Shif)三重移相法控制变换器自由度,易受不同模式的功率传输特性影响,导致控制稳态输出波形的抖振过高,因此,需要设计一种全新的分布式供电系统双向DC-DC变换器优化控制方法。即构建了供电系统双向DC-DC变换器优化控制模型,生成了供电系统双向DC-DC变换器优化控制策略,从而实现了双向DC-DC变换器优化控制。实验结果表明,设计的分布式供电系统双向DC-DC变换器优化控制方法的控制稳态输出波形抖振较低,证明设计的双向DC-DC变换器优化控制方法的控制效果较好,不易产生控制干扰,有一定的应用价值,为提高变换器的运行可靠性作出了一定的贡献。

基于ISMA-BP神经网络的光伏发电储能双向DC-DC变换器控制

通过对光伏发电储能双向DC-DC变换器抗干扰问题进行研究,提出一种基于ISMA-BP神经网络的光伏发电储能双向DC-DC变换器控制方法。首先,建立双向DC-DC变换器双闭环模型,采用模糊神经网络优化后的PID控制器对电压外环进行控制。其次,设计多子种群多进化策略黏菌优化算法(Slime Mould Algorithm,SMA),以提高算法全局寻优精度。采用改进的SMA(improved SMA,ISMA)初始化BP神经网络参数,以提升BP神经网络控制稳定性。最后,利用ISMA-BP神经网络实时动态调整PID控制器参数,实现变换器输出电压稳定控制。仿真结果表明,所提双向DC-DC变换器控制方法稳定性较好、抗干扰能力较强。

双向高增益DC-DC变换器的设计研究

本文详细介绍了一种双向高增益直流-直流转换器的设计与实现,即通过采用先进的STM32G431微控制器和相位移动控制技术,对全桥电路中8只MOSFET管及BOOST电路中一只MOSFET管的精确控制,可成功实现720V高电压与24V低电压之间的双向能量转换,达到150W的功率输出,且控制效率接近90%。该设计展示出在电力电子领域中,通过创新的设计思路和控制策略,可以有效提高直流-直流转换器的性能和可靠性,为清洁能源技术的应用和发展提供重要支持。

混合动力机车双向DCDC充放电装置研究

介绍了混合动力机车双向DCDC充放电装置的两种主电路拓扑,对比分析了各自的工作原理和特性,并重点从体积、重量、散热、控制等关键方面进行详细分析对比,并通过试验验证了两种主电路拓扑方案的可行性及部件参数设计的有效性。

一种交错并联双向DC-DC变换器的新型磁集成技术

为了提高交错并联双向DC-DC变换器的功率密度,降低高频工作下的磁心损耗,提高变换器的整体效率,该文提出一种新型磁集成电感结构,采用分段绕组优化设计,通过计算磁心气隙以及各磁柱绕线匝数等参数,将两个分立的电感集成在一个EE型磁心上。使磁元件体积和重量分别减小了48.2%和46.7%。与现有的交错并联磁集成方案相比,该方法能有效降低磁心的饱和度,使磁心上的磁通分布更加均匀,减小电感磁心损耗,提高系统效率。最后,通过有限元仿真和实验样机验证该设计的正确性和有效性.

基于SG3525的电池充放电管理的双向DC-DC转换器设计

本文设计了以升降压变换器Buck-Boost为核心的双向DC-DC变换器。通过Buck降压电路和Boost升压电路相互切换的方式来实现电池充放电过程。直流稳压源提供输入电压,经采样电阻采样后通过比较器将采样电压与参考电压比较,经逻辑与门实现对主控模块中UC3843和SG3525的控制。同时电路设有过压保护模块,使充电电池超过设定阈值时及时切断电路,实现过充保护。微控制器通过数模转换控制,使电池充电电流在1~2A范围内步进可调。微控制器与液晶显示构成了显示模块,实现输出电压、电流的测量和数字显示功能。

基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路

针对单体电池串联成组使用时出现不一致性的问题,提出了一种基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路。使用双向DC-DC变换器将单体电池中的高能量输送到能量低的单体电池中,无需额外的存储组件来存储和传送能量,减少了能量损失,提高了均衡效率。根据电池开路电压(open circuit voltage,OCV)与荷电状态(state of charge,SOC)之间近似分段线性的关系,采用以电压和SOC双变量作为均衡策略,通过相互实时修正电压均衡和SOC均衡,使得电池组间能量动态趋于一致。最后通过搭建由4节单体电池组成的均衡电路实验平台,对提出的均衡电路和均衡控制策略进行有效性验证。

蓄电池充放电的双向DC/DC变换器研究

铅酸蓄电池的充放电过程是影响其使用寿命的重要因素之一,在充放电过程中存在着充电时间长、温升高、析气严重等问题。针对充电时间长这一问题,分析了能量流动的影响因素,提出了一种新型双向DC/DC变换器,该变换器采用耐高压的IGBT器件的桥式电路和零电压移相控制对蓄电池进行充放电;分析了双向DC/DC变换器拓扑及其软开关特性,并利用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明,采用零电压相移控制的双向DC/DC变换器能够对蓄电池进行快速可靠的充放电且能稳定输出电压,从而为光伏系统提供稳定电源,提高蓄电池的使用寿命。

基于双向DC/DC变换器锂离子电池充放电控制研究

在对已有双向DC/DC变换器进行优化设计的基础上,提出一种适于光伏系统中不完全放电的锂离子电池的两阶段充电控制策略。在Matlab仿真环境下,搭建了基于双向DC/DC变换器的充放电仿真电路和独立光伏系统整体供电电路,并在负载变化的不同条件下进行了仿真,检验了电路拓扑结构的正确性以及充放电控制策略的合理性。

基于RTW的双向充放电机实时控制技术

随着智能电网和绿色能源技术的快速发展,双向充放电机也越来越受到关注;文章主要研究双向充放电机充电过程中电压的稳定性和放电过程中并网电流波形的畸变率;提出了一种基于RTW的matlab/simulink控制方法,在simulink环境下搭建仿真模型和控制模型,然后将达到预期效果的仿真模型所对应的控制模型编译为代码并烧写到DSP中;此种方法在能够保证在恒流源和恒压源两种充电模式中电流和电压的稳定性,在放电过程中并网谐波电流总畸变率小于5%,功率因数基本为1;仿真结果和基于DSP2812的硬件平台实验都证明了这种方法的有效性。