双PWM控制下三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器的全局最小峰值电流研究

针对三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器,提出了一种双PWM与移相结合控制(DPWMPS)的方法。通过对该控制工作原理进行分析,并以变压器两侧电压的相对位置为依据,归纳出系统运行的12种工作模式,并推导出每一种工作模式下的功率传输特性。在此基础上,该文提出一种电感最小峰值电流控制方法,能在电压配比m≤1的情况下实现稳态电感峰值电流全局最优。最后搭建实验平台,通过实验结果证明了该算法的正确性和有效性。

基于隔离型半桥变换器的退役电池组均衡方法

在梯次电池储能应用中,梯次电池间存在的较大不一致性使得电池组在充放电过程中更容易出现过充和过放现象,限制了电池组整体的可用容量甚至造成安全隐患。针对该问题,本文提出了一种基于隔离型双半桥DC-DC变换器的有源均衡电路。该均衡电路由N+5个开关(N为电池数目)构成的开关阵列和隔离型双半桥DC-DC变换器构成,保证了电路的灵活性。在主电路工作原理分析的基础上,进一步提出了一种基于SOC的分状态均衡控制策略,在电池组充电、放电和静置三种不同状态下,采用对应的均衡策略实现电池组能量平衡。最后对5节串联锂离子电池进行了均衡实验,实验结果表明相比不使用均衡器的电池组,该方法在静置、充电、放电状态下分别提升了12%,9.9%,17.5%的可用容量,证明了该方法的可行性及有效性。

一种基于损耗模型的双有源桥DC-DC变换器效率优化方法

对双有源桥DC-DC变换器(DAB)系统中的各部分损耗进行建模,并依据此模型,以提升效率为目标,对DAB系统进行优化设计。首先,介绍单移相调制策略下的DAB工作原理,并推导漏电感电流有效值的解析表达式。为突出DAB的电流波形特征,引入电压转换比的概念,这一概念与变压器匝比相关。然后,介绍损耗建模方法。DAB系统的损耗主要分为两部分,一部分源于半导体器件;另一部分源于高频隔离变压器及电感。两者的损耗数值不仅由本身的材料特性决定,同时与运行工况紧密相关,如传输功率、电压、电流等。将单移相调制下的DAB电流、电压波形特征,与器件和变压器的本身特性结合考虑,解析建立DAB的稳态损耗模型。并在此基础上,通过数值计算的方法,对电压转换比进行优化设计,同时优化移相比的选择,增强软硬件的适配性,提升DAB的整体效率。最后,通过实验对所建损耗模型及优化方法进行了验证。

面向储能系统应用的隔离型双向DC-DC变换器分析方法与控制技术综述

对储能系统中的隔离型双向DC-DC变换器进行了较为全面的调研。首先介绍了储能系统的研究发展背景和其对高效率高功率密度隔离型双向DC-DC变换器的要求,然后对近年来隔离型双向DC-DC变换器的国内外研究现状进行了综述,并着重对CLLC谐振变换器和双有源桥(DAB)变换器的分析方法和控制技术进行了比较分析。CLLC谐振变换器和DAB变换器都适合于未来大规模储能系统的应用需要,其中DAB变换器技术已经趋于更加成熟,有望率先实现规模化应用,CLLC谐振变换器则在中小功率范围内更具效率、功率密度的优势,随着设计技术和制造工艺的不断进步,其应用前景也十分广阔。

电压反馈型半桥DC-DC变换器动力学特性

电压反馈型半桥DC-DC(VCHB DC-DC)变换器组成的开关电源系统是强非线性系统,为揭示其系统稳定性与电路参数之间的内在关系,对VCHB DC-DC变换器进行了研究.结合其实际闭环控制逻辑,利用VCHB DC-DC变换器精确状态方程,建立VCHB DC-DC变换器仿真模型,采用频闪映射对其状态变量进行离散迭代映射,推导其统一的离散数学模型.对不同参数下VCHB DC-DC变换器非线性特性进行仿真和数值分析,并进行相应实验验证.研究结果表明,变压器变比、滤波电容、储能电感和误差比例系数的改变对VCHB DC-DC变换器稳定性影响大,而误差积分系数和负载的变化对其影响较弱.研究成果可为VCHB DC-DC变换器实际应用时的电路参数选取提供指导.

基于LCL谐振型双有源桥的三端口DC-DC变换器及其解耦控制

为了降低集成式三端口DC-DC变换器多功率路径的控制环路间的耦合程度、优化动态性能,将双Buck/Boost与LCL谐振型双有源桥通过共用原边全桥开关单元集成到一起,提出新型三端口DC-DC变换器及其解耦控制方法.该变换器实现了开关器件的复用,提高了功率密度;采用PWM+双移相控制,可以实现3个端口间传输功率的灵活控制;利用LCL谐振特性实现基波功率因数为1的功率传递.本研究分析该变换器的工作原理、控制方式与谐波特性,并且根据基波分析法提出简单、有效的解耦控制方法,可以有效降低多功率路径间的耦合程度,提高系统动态响应能力;搭建400 W的实验样机,进行控制方式对比试验、典型工作模式切换试验、解耦控制对比试验,验证该变换器的可行性及所提解耦控制策略的解耦效果.

双输入三电平半桥DC-DC变换器及其回流功率优化控制方法

在双极性直流微电网中,正负极母线之间存在电压不平衡的问题。为平衡正负极母线电压和提升母线的功率输出性能,文中提出一种适用于双极性直流母线的新型双输入三电平半桥DC-DC变换器。通过分析变换器的工作原理,在双重移相控制的基础上建立输出功率、电压传输比与回流功率的数学模型,并提出最小回流功率追踪控制方法,降低变换器的损耗。根据双极性直流微电网的特性,在最小回流功率追踪控制的基础上进行切换电压传输比的改进,以一定程度上解决正负极母线电压不平衡的问题,并且进一步降低变换器的回流功率,有效地提升变换器的工作性能。最后利用Matlab/Simulink仿真模拟并分析不同工况下变换器的工作状态,验证文中所提出的双输入三电平半桥DC-DC变换器及其回流功率优化控制方法的有效性与优越性。

采用逆阻型IGBT的零电流开关PWM电流源型半桥变换器

电流源型半桥变换器(current-fed half-bridge converter,CFHB)由于变压器漏感的存在引起了开关管关断电压尖峰。为解决这个问题,该文提出一种新的ZCS PWM CFHB变换器,主功率器件选用逆阻型IGBT(RB-IGBT)可以彻底消除主功率管的电压尖峰和有效减小谐振电流峰值。该文详细分析了这种新型变换器的工作原理和特性,并在一个600W的原理样机上进行验证,最后给出试验结果。

基于FPGA控制的双有源桥DC-DC变换器仿真实验平台设计

介绍了一种基于FPGA控制的逆变器仿真实验平台设计。该设计运用半实物仿真技术,在FPGA中虚拟出双有源桥DC-DC变换器(DAB)有关的实验平台,由FPGA、DSP和上位机三部分组成。FPGA采用SparkRoad FPGA,用来在内部虚拟出一个DAB变换器电路,接收控制器发来的信号,处理仿真器内部信息,最后将结果上传至上位机系统;DSP采用TMS320F28335,用来产生模拟DAB变换器电路中的IGBT开关信号,并将开关信号以PWM波的方式传给FPGA进行处理;上位机采用的是个人电脑,用来与另外两部分进行串口通信。通过性能测试,该设计达到了预期的功能。

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。

基于开关瞬态波形提取高频隔离变压器漏感参数

双有源桥(DAB)DC-DC变换器中的高频隔离变压器是电能路由器的核心器件之一,在整个系统中承担着电气隔离、电压变换和功率双向传输的功能,对高频隔离变压器的漏感参数进行精确提取具有重要意义。而基于传统变压器实验的漏感测量方法不能很好地匹配变压器的实际工作波形,为此,提出一种基于DAB移相控制实验的提取漏感方法。基于该方法,在不同的工作频率和电压条件下,对待测变压器进行了多组实验,实验结果证明了该方法的有效性。最后分析总结了变压器漏感和工作频率、电压幅值、移相比等因素的变化关系。

组合级联式兆瓦级功率调节装置协调控制策略

提出了一种新型组合级联式兆瓦级功率转换系统(PCS)的拓扑结构,它由电池组、隔离型半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对所选用的隔离型半桥DC/DC变换器的基本原理、电压增益和功率传输特性进行了分析。在此基础上,重点研究了2种变换器的协调控制策略:为实现装置的双向功率交换,DC/DC侧采用移相控制,DC/AC侧采用双环控制;为确保直流侧电容电压恒定,DC/DC侧采用占空比控制,DC/AC侧采用全局直流电压控制;为提高装置响应速度和改善直流侧电容电压品质,将电网侧的实时功率指令前馈给DC/DC侧;为改善装置的启动特性,提出了一种软启动控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下建立了基于锂电池储能的PCS模型,应用所提出的一整套协调控制策略,对装置的启动过程、正常调节工况、电池组容量和荷电状态不同等工况进行了仿真。结果表明该装置在所提出控制策略下具有较宽的电压匹配能力,电池状态适应能力强,且控制的响应速度较快,能实现大容量储能和双向大功率调节。