应用于宽输入电压范围的两模式切换型软开关谐振直流变换器

该文提出一种具有两模式切换运行特性的软开关谐振型直流变换器,通过控制辅助开关管的通断,来改变谐振腔结构进而决定变换器的运行模式。该变换器共有两种工作模式:LLC模式和LLCC模式。结合LLC谐振变换器的参数设计方法及所提变换器的特点,设计出可以同时满足两种运行模式要求的参数。通过对模式切换点进行优化选择,变换器可以在较窄的频率范围内同时实现高效率和宽增益范围的目标。另外,在不增加拓扑复杂度的基础上引入额外的谐振零点,实现了内在的过电流保护功能。最后,搭建一台1kW的实验样机来验证上述理论分析的正确性。实验结果表明:所提变换器具有优良的性能,当输入电压从150~400V变化时,输出电压一直稳定在400V,所测最高效率值为97.3%。

具备短路电流限制能力的新能源直流汇集双极直流变换器

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈现低阻抗、短路故障电流上升速度快的特征,必须对短路电流进行限制。该文提出了一种具备短路限流能力的双极直流变换器,首先分析了拓扑运行原理及其参数设计方法,然后分析了所提直流变换器的故障限流机理,设计了其短路电流控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验样机验证了所提电路和故障限流方法的可行性。结果表明,所提直流变换器能够实现直流短路电流限制,能够在一极故障时维持另一极正常运行,提高了供电可靠性。相关研究成果将为新能源直流汇集系统的构建和工程实施提供技术参考。

高压直流LCC谐振变换器的分析与设计

设计了一种基于LCC串并联谐振电路的高压直流电源。通过对LCC谐振电路的详细分析 ,绘出了电路工作于主模式的状态轨迹图 ,并推导了其稳态时的解析表达式 ,根据此解析表达式画出了LCC谐振电路的负载曲线 ,为LCC谐振电路的参数设计提供了一种有效的设计方法。最后 ,根据此曲线设计了实验参数 ,给出了实验结果。

用于车载OBC双向直流谐振变换器的研究与设计

介绍一种基于LLC的双向直流谐振变换器,利用基波分析法推出变换器电压增益表达式并对其影响因素加以分析,在此基础上描述了宽范围双向谐振变换器的参数设计方法,最后通过一台3kW的实验样机进行验证。

CLLLC谐振型直流变换器参数设计研究

CLLLC谐振式直流变换器因具有功率双向传输、电压等级转换效率高、正反向运行特性高度一致等很多优点,被应用在电动汽车直流充电桩。但是由于谐振元件个数较多且过程分析复杂,关于谐振回路参数的选择目前的研究缺少一种明确详细的设计方法。基于基波等效法先建模分析了各参数对变换器运行特性的影响以及软开关实现条件,然后提出了步骤详细、原理简单的参数设计两种方法。通过PSIM对其仿真对比第二个方法效率更优。基于效率最优的第二套参数搭建一台150 W、输入80 V、输出20~75 V的实验样机,并验证所提参数设计方法能自然实现软开关及宽范围输出。

面向直流配电网尾端功率变换的组合式直流变压器研究

着力于未来直流配电网尾端功率变换应用研究,提出了一种新型高频隔离型组合式直流变压器(ADCT)概念,利用标准化模块来构建所期望的系统结构,并通过临近控制来协调模块功率,进而实现整体平衡。临近控制主要利用谐振变换器的电压箝位特性实现电压平衡,同时利用电磁耦合电流平衡(MC-CB)单元保证模块间的电流平衡。基于标准化模块,将一种新型的IS-IPOP型串并联结构应用于ADCT中。最后,搭建的ADCT硬件实验系统也验证了所提方案的有效性和合理性。

CLTLC多谐振变换器的磁集成方法

基于印制电路板(PCB)绕组及平面变压器技术,提出一种仅包含单一磁件的磁集成设计方案,可有效解决多谐振变换器中磁性元件数量过多的问题,并将其成功应用到CLTLC多谐振变换器中。该变换器的所有磁性元件,包括两个谐振电感和两个高频变压器,都可集成到EIE型磁心结构中。为实现变压器励磁电感和漏感的解耦控制,利用矩阵变压器思想和绕组不均匀分布设计,在磁心的中柱引入一定气隙,可得到一种新型E型磁心结构。另外,基于该结构,建立变压器的磁阻模型,从数学角度对所提磁集成方案进行论证。同时,给出最终的磁集成设计方案。最后,建立一台额定功率为1kW的CLTLC多谐振变换器样机,并进行了相关实验。实验结果验证了所提磁集成设计方案的可行性和有效性,变换器的最大效率可达96.45%。

基于时域分析的CLLC双向谐振变换器优化设计

利用时域分析对CLLC双向谐振变换器优化设计,给出电路正向和反向工作各个模态的精确波形表达式和增益曲线。基于基波分析法的频域分析在偏离谐振点难以给出精确的增益结果,时域分析利用状态方程求解可以得到CLLC变换器的精确增益,便于电路参数设计,同时可利用精确波形表达式进行损耗分析,以优化系统效率。依照所提出的时域分析优化设计方法,搭建并测试了一台3.3 kW的实验样机,实验结果验证了时域优化设计方法的可行性和有效性。该CLLC双向谐振变换器正向和反向变换最大效率达到98%以上。

一种应用于储能系统的两级式直流变换器拓扑与设计

针对储能系统功率双向流动和宽工作电压范围的特点设计了一种CLLC谐振型直流变换器级联交错Buck/Boost变换器的两级式直流变换器。首先,给出了两级式直流变换器的参数设计方法,基于电路的等效变换可以将CLLLC谐振腔简化为CLLC谐振腔,从而减少磁性元件数目,有利于磁性元件的集成。然后,介绍了两级式直流变换器的控制方法,并通过仿真验证了两级式直流变换器的工作原理和控制方法的正确性。最后,通过一台1kW的两级式直流变换器和DAB变换器的实验结果对比表明,设计的两级式直流变换器能够在宽工作电压范围内保持较高的运行效率,最高运行效率接近96%,重载效率明显高于传统的DAB变换器,更适合作为储能系统的双向直流变换器接口。

风光发电制氢供电系统稳态运行研究

对于风光发电制氢系统来说,其供电系统也是必不可少的关键环节。现有供电技术多采用交流输电方式,给直流负荷供电时电力变换级数多,涉及设备较多,且需要配备无功补偿装置,经济性较差。针对上述问题,本文以某风光发电制绿氢项目为依托,对风光发电制氢供电系统进行设计与研究。整个供电系统采用直流输电方案,系统中的核心设备大功率直流变压器采用模块化设计,子模块采用谐振型双有源桥直流变换器拓扑,控制策略采用适合工程应用的单重移相控制。同时,根据光伏、风机、储能电池及电解槽的设备特性进行等效,利用PSCAD/EMTDC搭建系统仿真模型,以此对风光发电制氢供电系统的稳态运行特性进行分析。从仿真模型的稳态运行结果可以看出,储能系统可以稳定的建立直流母线电压,各端口高压侧的直流电压稳定,各DCT的输出功率与设置的功率基本相同。负荷侧的AWE电解槽和PEM电解槽供电电源稳定,且纹波系数可以控制在0.1%以下,完全满足电解槽对供电电源的要求。

一种新型LCD直流变换网络的研究

提出一种新型的LCD直流变换网络。电压方波发生网络中开关管零电压开通,损耗减少,开关频率提高;控制LCD网络输入电平及其频率可间接控制变比;直流电压经LCD网络后,最高可升压4倍,具有BUCK-BOOST特性。电压调节更加灵活,适用于直流大功率变换场合;采用频率控制,避免了如传统BOOST变换器中,由于开关导通与关断时间不均匀而引起的损耗和温升过大等问题;通过Matlab仿真并经过实验验证,证明了该网络的正确性。