电力电子变压器能量双向流动研究

介绍了双直流环结构电力电子变压器的拓扑和工作原理,对其各级子电路提出了相应的控制方案;分析了电力电子变压器的能量双向流动,并进行了仿真。仿真结果表明:电力系统中,双直流环结构电力电子变压器可以实现网侧电流灵活控制、电网接近单位功率因数运行,有较好的负载输出电压,还能实现能量双向流动。

能量双向流动的蓄电池充放电系统设计

针对现有蓄电池充放电装置存在的交流侧电流波形畸变严重、功率因数低等问题,设计了一种能量可以双向流动的充放电装置,前级采用三相PWM整流器,后级采用Buck-Boost双向DC/DC变换器,根据蓄电池充放电方式研究了前后两级的联合控制策略,实现蓄电池的恒压或恒流充电以及放电控制,并利用PLECS软件进行仿真.仿真结果表明:该系统具有较高功率因数及低谐波畸变率.

电磁复合悬架切换控制与能量双向流动分析

为了在改善汽车平顺性与操纵稳定性的同时实现振动能量回收,设计了电磁直线复合作动器(Electro-magnetic linear hybrid actuator,EMLHA)。在对EMLHA悬架馈能、半主动和主动这3种工作模式分析的基础上,设计了复合悬架模式实时切换控制策略和可实现能量双向流动的可变电压源系统,仿真分析了含有可变电压源系统的复合悬架能耗特性及动态特性。结果表明,在B级路面下,与被动悬架相比,复合悬架簧载质量加速度均方根值降低22.41%,悬架动挠度均方根值降低19.83%,轮胎动载荷均方根值降低29.74%,消耗的能量减少30.7%,复合悬架在有效改善悬架动态性能的同时可实现振动能量回收。

精简矩阵变换器的能量双向流动控制策略

精简矩阵变换器RMC(reduced matrix converter)是一种新型的功率变换器,具有体积小、重量轻、转换级数少和可靠性高等特点,在电网与电动汽车互动等领域具有很好的应用前景。首先对精简矩阵变换器的拓扑结构进行了介绍,建立了数学模型;其次采用基于功率解耦的直接电流控制来实现能量双向流动,利用根轨迹法和Bode图对系统特性与稳定性进行分析,并对PI控制器进行设计;最后搭建RMC实验样机,实验结果验证了系统能够实现单位功率因数下的能量双向流动控制。

一种简单双向能量流动的HFLMC控制方法研究

高频链矩阵变换器(High Frequency Link Matrix Converter,HFLMC)作为一种具备能量双向流动的新型功率变换器,在当今能源短缺的时代具有非常大的发展潜力。本课题以HFLMC为研究对象,为实现系统的能量双向流动,保持矩阵整流器调制策略不变的情况下,提出一种简单的双向能量流动的控制方法,只对全桥整流电路进行控制,避免了复杂的闭环控制以及硬件电路,简单易实现。仿真和实验波形验证了所提控制方法能够实现系统的双向能量流动,系统具有良好的性能。

双向能量流动的T型三电平光伏并网逆变器研究

T型三电平逆变器作为常见的光伏并网逆变器拓扑结构之一,因其具有能量双向流动的特点,通常被用做储能设备与电网之间的能量转换器,在微电网电压波动时对微电网进行削峰填谷。针对T型三电平逆变器双向控制这一特点,在传统的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)策略的基础上设计了电压电流双闭环控制,以此来控制电流的双向流动。实验波形验证了这一方法的有效性。

一种车用双电源系统中新型双向DC-DC变流器研究

为解决汽车双电源供电系统中功率流向分配以及能量双向馈送的问题,针对传统非隔离双向Buck-Boost变流器存在的不足,提出了一种新型双向功率流DC-DC变流器,采用准阻抗源网络,提高了双向直流变流器的功率转换效率以及抗电磁干扰能力,分析了这种新型拓扑的双向工作原理和过程。试验结果表明,该变流器可实现能量的双向流动,且每一功率流方向可升、降压,电压增益较高。此外,它还具有体积小、质量轻、成本低的优点,为降低电源造价以及减小车载空间提供了条件。

10kVA虚拟同步电机双向直流变换器的设计

虚拟同步电机由逆变器、直流变换器和系统电源3个部分构成,与电网并联后既可以向网侧发送能量也可以从网侧吸收能量,所以直流变换器的设计要求是允许能量的双向流动。提出了采用2个IGBT串联,在低压侧引出中线串入升压电感的方案。试验表明该方案能实现直流变换器的升压和降压的主动切换控制,实现能量的双向流动和稳定中间直流电压。该设计的控制方法简单,稳压精度高,能满足10 k VA新型虚拟同步电机稳压储能部分的设计要求。

应用于电池化成的双向DC/DC变换器的设计

传统锂动力电池化成时普遍存在功率因数低、谐波污染严重、能源浪费严重等缺点。针对以上缺点,提出高功率因数能量回馈电池化成系统,重点设计了其中的双向DC/DC变换器。双向DC/DC变换器以单相全桥为主电路,实现了能量的双向的流动和宽范围的电压输出,并与前级双向AC/DC变流器联合调试,实现了蓄电池与电网能量的双向流动。

基于LLC谐振变换器的双向DC/DC变换器

在储能系统中,谐振型双向DC/DC变换器因为其优异的特性而得到广泛应用。提出一种基于LLC谐振型双向直流变换器,不仅具有LLC变换器高效率等优点,而且具有能量双向传输的能力。在电路中增加一个辅助电感,实现变换器在正向工作与反向工作时拓扑完全相同。变换器结构简单,无需任何辅助缓冲电路便能实现软开关,适合储能系统中能量双向流动的场合。在采用时域分析与基波分析对变换器的电压增益与软开关条件进行分析的基础上,对变换器的参数进行优化设计。搭建一台5 kW的实验样机,实验验证了变换器结构与设计方法的可行性以及运行效率的优越性。

一种宽范围软开关高增益的双向多端口变换器

近年来,新能源发电系统往往需要接入多种诸如基于风电、光电等多种形式的发电设备,通过多种能源的互补实现供电稳定的目标。因此,相较于单输入的电力电子变换器,应用具有双向能量流动能力的多端口变换器能够提高系统的稳定性和效率。提出了一种基于三重全桥三端口有源桥(TCF-TAB)的宽软开关(ZVS)范围高增益双向多端口直流电力电子变换器,该结构具有较高的电压增益、宽ZVS范围和对称性。分析了变换器的工作原理、稳态特性和ZVS范围,最后通过实验样机对理论分析进行验证。

基于TMS320F2808的风力发电网侧PWM整流器的设计

直驱永磁风力发电系统中,永磁发电机的输出电压的幅值和频率随风速的波动而变化,不可直接并网。其实现并网最简单的办法是加入直流环节。因PWM整流技术具有输入电流正弦、功率因数可控、能量双向流动、直流母线电压可控制和抗负载扰动能力强等优点而获得广泛的重视。因此PWM整流是实现并网积极而有效的方法。

市电平衡式光伏发电系统双PWM变流器的研究

针对市电平衡式光伏发电系统与电网之间存在能量双向流动问题,研究双PWM变流器控制.根据三相双PWM变流器的电路拓扑结构搭建了基于dq坐标的数学模型,并结合空间矢量调制、三相锁相环设计了系统的双闭环控制策略及双PWM变流器的协调控制策略.根据系统功率平衡的实际需求,设计了直流侧电容、交流侧滤波电感的参数.仿真和实验样机验证了系统控制策略的有效性及双PWM变流器实现市电平衡式光伏发电系统中功率平衡的可行性.

矿用铅酸蓄电池高频智能快充充电器设计研究

针对矿用晶闸管相控充电器不能实现高频智能充电以及能量的双向流动等缺点,提出了矿用铅酸蓄电池组高频智能快充充电器设计方案,研究了其主回路拓扑电路结构,快速充电的工作原理及智能化充电方法。该充电器由多环节功率变换单元组成,采用变电流智能快速充电放电方法,自动匹配最佳充电曲线,恒流限压快速充电,实现了从输入三相AC380 V/660 V到直流DC0~550 V的变换。应用结果表明,矿用铅酸蓄电池组高频智能快充充电器能实现快速充电,瞬间放电,具有能量双向流动、快速充电、瞬间放电、动态响应快、智能化程度高等特性。

从三个基本特征着手讲授PWM整流电路

PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路,可实现网侧高功率因数,其内容一直是“电力电子技术”教材中的教学难点。本文从PWM整流电路三个基本特征着手,在讲解其工作原理时由浅入深,引导学生逐步理解PWM整流电路的能量双向流动、功率因数可控和直流侧电压控制工作原理,并对PWM整流电路为升压型整流电路的原因进行了分析,取得了良好的教学效果。

变速恒频交流励磁风力发电机系统研究

从交流励磁发电机的基本方程出发，通过对其矢量图和功率流程的研究，提出了变速恒频的实现方法。针对交流励磁装置具有能量双向流动的特点，采用了交直交加双PWM控制的解决方案，并由新型电机控制型单片机组成的系统实现。

直流电网用对称型模块化多电平DC/DC变流器

为满足直流电网构建中不同等级直流电压互联的需要,提出了一种基于模块化多电平(MMC)换流器的对称型DC/DC变换器拓扑。首先详细介绍了所提DC/DC变换器的电气拓扑;其次,分别针对DC/DC变换器正常运行和系统故障2种工况,分析了该拓扑的工作原理和故障特性;然后,提出了该拓扑的控制和保护策略;最后,利用MATLAB-Simulink软件仿真验证了该拓扑的工作原理及所提出的控制策略的有效性。结果表明,该拓扑可被用于不同电压等级的直流电网间的互联,尤其在新能源并网场合,且具有升压和降压、能量双向流动及故障双向阻断能力。与现有拓扑相比,该拓扑具有组件和模块数量少、电路简单、成本低、占地小的特点,在直流电网互联中具有显著优势。

高频隔离型B-PSFB变换器模块优化设计

针对双向移相全桥(B-PSFB)变换器进行了优化设计。首先,为了实现功率双向无缝切换,给出了相应开关管的调制策略,并对该变换器的Buck和Boost两种工作模式进行了详细介绍。然后,分析了工作在变换器Buck模式下时出现的占空比丢失问题,设计了一种钳位电路用来抑制二次侧电压震荡和尖峰,并实现了一次侧所有开关管的ZVS。最后,搭建了一台B-PSFB实验样机模块,验证了调制策略与优化设计的正确性和有效性,能够实现功率双向无缝切换。

能源互联网中H桥直流能源路由器的研究

能源互联网是构建在可再生能源发电和分布式储能装置基础上的新型电网结构,也是未来电网发展的新趋势。能源路由器主要任务在于能量的调节及信息的实时传递,是能源互联网的核心部分。文中提出的H桥型直流能源路由器,既可作为各种分布式能源发电装置和负载接入能源互联网的接口,又可实现能量的双向流动及协调控制,具有结构简单、适用范围广、经济成本低等特点,尤其是对直流微电网形式的能源互联网具有更强的适用性。文章首先介绍了能源路由器的国内外发展动态;然后介绍了能源路由器的应用领域及功能特性;接着对H桥型直流能源路由器的工作原理进行分析,并建立了H桥直流能源路由器的PSCAD仿真模型;最后,通过搭建相应实验平台验证了H桥型能源路由器能量的双向流动。

三相电压型PWM整流电路的控制与实验

三相电压型PWM整流技术具有高功率因数、直流电压输出稳定、良好的动态性能等优点,而且能使能量双向流动。首先以三相桥式电压型整流电路进行研究,讨论了三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构,阐述它的基本工作原理,建立了它的数学模型;其次介绍了SVPWM算法;最后,采用MATLAB/Simulink工具搭建仿真模型。仿真结果表明三相电压型PWM整流器具有高功率因数、直流电压输出稳定特性。