大功率直流/直流变换器的电磁兼容试验方案

电动汽车所用的大功率直流/直流(DC/DC)变换器的电磁兼容性(EMC)测试尚无统一标准可依.在参考和分析汽车零部件和功率变换器产品相关标准的基础上,对大功率DC/DC变换器进行了EMC试验的研究,提出了配套的测试方案.该测试方案基于传统汽车零部件标准,针对其中的测试布置进行了改进,改进的关键点在于保证辅助测试设备不引入过量的干扰.考虑到整车的EMC性能由整车和零部件两方协同决定,最后建议整车厂和零部件供应商协商采纳合理的限值等级.

基于交错并联两级式电路的大功率高压直流电能变换器设计

随着多电飞机技术的发展,高压直流电源系统由于具有架构简单、系统可靠、高功率密度、高效率等优点成为未来航空电源系统的重要发展方向。在需求分析的基础上,描述了一种适用于航空高压直流电源系统的12kW级、270V/28VDC大功率高效直流变换器设计方案,仿真分析和性能验证测试表明,直流变换器效率可以达到95%以上。变换器内部采用LLC谐振电路、矩阵变压器、输出电路交错并联控制等技术,显著提升了模块的功率密度并实现了高效率稳定输出。

面向光伏直流升压系统的高压大功率LLC谐振变换器设计方法

文中提出一种适用于光伏直流升压变换系统的高压大功率LLC谐振变换器设计方法与死区时间设计优化方法。文中先介绍大功率LLC变换器的应用场景,光伏直流升压变换器的系统架构和模块拓扑,然后基于模态分析法建立LLC变换器的时域模型,研究其求解方法。分析大功率LLC变换器与小功率设计时的差异,不能沿用小功率变换器设计方法,为此,从原始参数出发,以高效率为目标,时域模型求解方法为基础,提出一种精确简便的大功率LLC变换器设计方法,另外基于模态分析提出了死区时间设计优化方法。理论研究与提出的方法在一台80kW/5kV光伏直流升压变换器样机上得到验证。

大功率直流充电桩总体结构的设计

充电桩作为电动汽车普及的基础设施,其设计质量关系到电动汽车领域的发展。而传统的交流充电桩由于充电速度较慢、无法调节输出等问题,已经无法满足当前用户的需求。因此,研发大功率直流充电桩已经成为当前热门研究课题。相较于交流充电桩,直流充电桩输出直流电可调且调整范围大,实现了快速充电的要求。对大功率直流充电桩进行研究,提出了针对总体结构的设计。

航天器大功率直流电源数字均流方法

针对航天器大功率直流电源系统电源模块的均流问题,提出了直流电源系统数字均流方法;该方法以供配电主控软件为均流核心,将各直流电源模块进行并联输出,通过以太网与各直流电源模块进行数据交互,采集各直流电源输出电流,通过均流算法调节直流电源输出电压,以达到电源均流的目的,此方法在现有直流电源的基础上,设计了大功率直流电源并联硬件电路,包含输入控制单元、远端补偿电路和输出控制单元,软件上设计供配电主控软件,包含均流控制功能、供配电流程功能和电源模块监控功能;通过实际硬件环境试验表明,该方法均流精度高、响应速度快、故障控制能力强,在航天电源领域具备较高的实用价值。

大功率直流充电系统设计及短路保护分析

为满足大容量电池动力船舶以及超级电容动力船舶充电需求,通过设计2.5 MW船舶充电系统,包含:船岸连接的电压电制、充电系统设备,其中包括箱变电源以及船岸连接部件等方面,同时考虑船岸两端,进行短路电流计算及分析。通过多方案的比较及实船配套验证,采用大功率直流充电系统具有容量大、充电快、操作安全、使用方便等特点,为新能源渡船大功率充电系统提供有效的解决方案。

大功率直流快充充电桩关键技术的研究

文章深入探讨了大功率直流快充充电桩的关键技术,包括AC/DC和DC/DC变换电路、硬件和软件技术。探讨了其在充电效率、时间、充电桩结构优化等方面的重要性,并通过性能测试展示了充电模块效率、波形变化等关键结果。结果显示系统效率随输出电流的变化,并指出系统运行效率低的可能原因。文章强调了技术创新、智能化管理和结构优化在提升充电桩性能方面的重要性,为电动汽车的可持续发展提供了深入思考和关键指导。

弹簧参数对大功率直流继电器分断特性的影响研究

大功率直流继电器通常用于控制大电流电路的接通与分断,触头弹簧和反力弹簧作为继电器的重要部件,其性能对于继电器工作可靠性具有重要影响。本文以某型号大功率直流继电器为研究对象,首先利用SolidWorks软件建立继电器实体模型,随后利用Flux电磁场仿真软件进行电磁场仿真分析,得到继电器吸合和分断过程电磁吸力随时间的变化曲线,最后在Recurdyn多体动力学软件中输入电磁吸力并设置弹簧参数,进行继电器的动力学仿真分析,研究弹簧参数对继电器分断特性的影响,结果表明提高反力弹簧的刚度系数和预压力以及触头弹簧的刚度系数,可以有效提高触头的分断速度,从而提高大功率继电器的灭弧能力。研究结果可为继电器的优化设计提供基础。

新能源船舶岸基直流大功率充电装置应用研究

在碳达峰、碳中和战略背景下,绿色港口建设成为港口高质量发展的重点。船舶作为港口航运的核心,船舶电动化进程也在加速。快速、安全地为电动船舶充电成为亟需解决的问题。文章介绍了新能源船舶港口岸基直流大功率充电系统,创新采用直流电上船、电缆机械输送、电缆自动辅助插拔,能够实现快速连接、直流电力输送、实时通信传输等功能,并且能将蓄电池电能反向输送给电网,可有效减少船舶受电设施的重量和复杂程度,提高岸电连接的安全性、便利性和操作效率。

一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器

直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modularmultilevelDC/DCconverter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。

基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。

模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电架构研究

随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电系统架构。该架构实现主控制器、子模块等辅电系统的中压直联馈电,从而无需额外低压直流电源,并且大幅提升系统启动速度。基于此架构设计,模块化多电平直流变换器的子模块控制器和旁路开关辅助供电均实现3倍冗余,提高系统容错运行的能力。在子模块电容预充电阶段,提出一种基于辅助电源自主控制的子模块电容均压方法,保证模块化多电平直流变换器可靠预充电。最终通过实验验证所提辅助供电系统架构的可行性。

直流变换器广义对偶与相通性探讨

提出严格对偶和广义对偶的概念,探讨直流变换器的对偶性与相通性。对于三大类直流变换器,即Buck类、Boost类、Buck-Boost类变换器,包括隔离型和非隔离型,推导其严格对偶变换器,并分析可能存在的广义对偶变换器。对于一个已知的基本变换器,发现存在3个与其对偶的变换器,其中一个为严格对偶,两个为广义对偶。采用相通性,分析组合变换器与基本变换器之间的关联及在变换器推演上用到的相似处理方法,有利于变换器拓展与延伸。将软开关直流变换器看作是直流变换器与软开关电路的组合,可采用对偶与相通的方法对其进行研究。重点研究准谐振变换器的广义对偶与严格对偶,简要分析其余软开关直流变换器的对偶性。最后,通过分析直流变换器和软开关直流变换器仿真波形上的对偶性,验证理论分析的正确性。

自适应可调恒定导通时间Buck型直流电压变换器设计

为提高开关电源输出纹波电压、负载调整率、线性调整率和瞬态响应时间等性能指标,采用纹波控制的方法,研究出一款自适应可调恒定导通时间(adjustable-constant-on-time,ACOT)Buck型直流电压变换器。基于TSMC0.18μmCMOS工艺完成了电路设计,并用Cadence平台Spectre仿真器进行了仿真验证。结果表明:该电路的恒定导通时间可以精准灵活调节,纹波电压、线性调整率和瞬态响应时间均较低,与相关文献对比可知,本文设计在负载调整率上具有明显优势。

一种适用于高压大功率变换器的三电平直流变换器

(半桥)三电平变换器的优点是其开关管的电压应力为输入电压的一半,该文从另一个角度提出它的推导思路,从中提取出两种三电平开关单元。将(半桥)三电平变换器的推导思路推广到所有的直流变换器,提出了三电平变换器族系,该类变换器除了开关管电压应力为其原型变换器的一半以外,部分变换器还可以大大减小滤波器,提高变换器的动态响应。三电平变换器可以广泛应用于高输入电压/输出电压、中大功率的直流变换场合。

基于扩张状态观测器的并联直流变换器增强控制策略

为进一步改善并联直流变换器在多种内外部扰动下的动态性能,提出一种基于双闭环扩张状态观测器(ESO)的增强控制策略。该策略将比例调节器与ESO相结合,然后分别应用于公共电压外环和各个电流内环,实现各功率单元的动态均流,也强化对输入电压扰动的抑制能力,且无需额外传感器。首先,根据并联变换器的状态方程,推导内环电流ESO控制的表达式。然后,根据电流闭环极点的分布情况,从理论上分析ESO型电流内环在输入电压扰动抑制方面强于比例积分型电流内环的原因。此外,借助伯德图,给出ESO型电流内环对电感失配的鲁棒性更强并能有效消除动态电流偏差的理论依据。最后,使用三相buck变换器进行不同方案的对比验证,实验结果证明了所提策略在改进动态性能方面的有效性和先进性。

三端口直流变换器的光储实验平台设计

针对光储实验平台硬件封闭、占地空间大的问题,开发了一套基于项目驱动、模块化的三端口直流变换器实验平台。首先构建基于三端口直流变换器的实验平台,其次设计光伏、储能及负载的功率变换拓扑,然后建立变换器控制系统并研究控制策略;设计主电路电感、电容参数及系统电路,进行控制系统软件设计;最后完成软硬件实验平台测试与分析。实验结果表明,三端口直流变换器负载电压调整率小于2%,系统效率高于94%,光伏侧实现最大功率点跟踪(MPPT),蓄电池实现稳定充放电功能。

全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略

针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略。首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害。然后,在全局电感电流应力最优结果的基础上,对功率在四个工作区域突变时产生的瞬态直流偏置问题进行详细分析,推导各种电流突变情况下的直流偏置表达式,并据此提出一种新的过渡态引入方法,对于不同的功率突变状态可以得到统一的过渡移相角表达式,简化了控制过程。接着,根据所得过渡态结果,提出统一的载波调制方法,并对调制策略的适用性进行分析。最后,通过实验平台验证了所提方法可以有效消除功率突变时产生的电流偏置。

具备故障重构能力的双极直流接口变换器最优运行区域

中低压直流配电系统中,现有的双极直流接口变换器通常无法在进入单极运行模式下实现故障阻断与重构功能。基于一种互联分布式电源与双极直流系统的故障重构型直流接口变换器拓扑,分析单双极性运行模式的工作性能。在正常的双极运行模式下,变换器通过最小峰值电流控制策略,实现开关器件电流应力有效降低。在短路故障导致的单极运行模式下,变换器通过故障重构策略与恒功率传输控制策略,消除短路故障对正常端口的不利影响,维持关键负荷的连续供电。同时给出变换器在单双极模式的优化控制策略下的软开关运行区域,从而精确刻画出变换器的最优运行区域。实验结果证明理论分析的正确性,研究工作有助于指导中低压直流配电系统的工程实践。

一种大功率公共直流母线功率变换器的设计与应用

在多电机交流调速传动系统中,公共直流母线技术被广泛使用。而公共直流母线应用的核心是功率变换器的合理设计。如何提供稳定的直流电压源,同时又能把逆变器产生的再生能源回馈到电网是我们要解决的关键问题。从器件选型、散热方案和晶闸管的驱动3个方面,详细介绍了直流母线的功率变换器的实现,并且通过实验和现场应用论证了设计方案的可行性以及设备整机的可靠性。