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。

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。

隔离型双向AC-DC矩阵变换器闭环控制方法研究

根据隔离型双向AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC Matrix Converter,IAMC)没有中间电容缓冲环节,输入和输出变换器控制之间存在耦合,研究提出了IAMC两级功率变换器的控制方法。通过对全桥变换器进行闭环控制进而实现对直流侧输出电流和功率的直接控制;三相-单相矩阵变换器实现对有功和无功功率的独立控制,以满足网侧功率因数的高精度控制。所提控制策略有效降低了两级变换器的耦合强度,保证了系统的良好性能。在MATLAB中进行仿真,结果表明,所提出的控制方法在使系统电能质量得到提高的同时,可以实现单位功率因数可调,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

一种全功率范围零电压开通的电流型双向隔离DC-DC变换器

针对传统电流型双向变换器存在的低压侧开关高电压尖峰和硬开关现象,提出一种可在全功率范围内实现实际零电压开通(ZVS)的电流型双向隔离DC-DC变换器。该变换器的一次侧Boost半桥能有效抑制开关管的高电压尖峰;二次侧为两个有源半桥并联,通过调整二次侧桥内移相角可改变实现ZVS的反向电流的大小。该变换器通过采用混合移相+脉宽调制(PWM)控制,可使所有开关管在全功率范围内实现实际ZVS。首先,介绍变换器的工作原理;然后,详细分析变换器的功率传输特性和软开关特性;最后,搭建一台30~60V输入、400V/2.5A的实验样机,验证了所提变换器及其控制策略的优势。

双向隔离型AC-DC矩阵变换器的双极性SVM调制分析

首先介绍双向隔离型AC-DC矩阵变换器工作原理及能量流动方向的影响因素,然后详细分析双极性电流空间矢量调制方法的实现原理,最后设计了PI直接功率控制器用于调节充电电流。实现了单位功率因数控制和电网电流低谐波失真率,并通过仿真验证了设计的正确性。

新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略

双向隔离型DC-DC变换器在超级电容储能供电的电动汽车上应用广泛,为了实现变换器中所有开关管零电压开关(ZVS)过程,提高双向隔离型变换器效率,提出了一种新型双向有源桥式变换器控制策略。在桥式变换器中增加并联谐振电感,利用占空比补偿的方法对驱动信号进行补偿,对谐振腔的电流值进行设计求解,选取合适的谐振电感值,对谐振过程中桥式结构一次侧和二次侧电压的相位差进行控制,通过脉宽调制(PWM)处理器综合调制后控制双向隔离型变换器。保证了能量双向流动的同时,实现了双向隔离型DC-DC变换器中所有开关管ZVS过程。试验测试表明,所提出的新型控制策略能够有效提高双向隔离型DC-DC变换器的效率。

隔离式双向全桥DC-DC变换器预充电研究

隔离式双向全桥DC-DC变换器正常运行前,为了防止电流过大冲击和输出侧电容电压振荡过大,需对输出侧稳压电容进行预充电。本文提出了一种不需要外加电路预充电的方法:将输出侧H桥开关闭锁,相当于不控整流桥,调节输入侧H桥开关状态,使得输入侧H桥输出方波占空比D从0逐渐上升到0.5。根据隔离式双向全桥DC-DC变换器的工作特点,证明了预充电过程中输入侧H桥开关为零电流开通。并根据这种预充电方法,提出一种隔离式双向全桥DC-DC变换器自起动的策略。仿真验证了这种预充电方法电适用于单个DC-DC模块和模块级联系统。

推挽型隔离DC-DC变换器软开关条件分析

电流型隔离DC-DC变换器具有电流脉动小的优点,有利于延长储能系统锂电池的使用寿命;同时,减小开关损耗是提高功率变换效率的关键技术之一。因此该文讨论利用电流型推挽隔离DC-DC变换器开关管的寄生电容进行谐振,满足开关管的软开关条件。首先分析变换器的增益特性和工作模态;其次基于变换器的等效电路模型,详细分析推挽型隔离DC-DC变换器的软开关瞬态过程,推导出变换器全部开关管软开关条件的参量表达式;最后通过仿真和实验结果验证了软开关条件的正确性。

应用于储能系统的隔离型双向全桥直流变换器的软开关特性研究

在储能系统中,隔离型双向全桥直流变换器(DAB)因为其优异的特性而得到广泛的应用。首先分析了DAB在传统移相控制下的工作原理和软开关特性。针对DAB在轻载时将失去软开关的情况,引入了单边全桥脉冲宽度调制(Single H-Bridge PWM)的控制方法。重点分析了DAB在单边全桥脉冲宽度调制下的软开关特性以及调制占空比的选取原则。最后,在Saber仿真软件里搭建了DAB的电路模型,并且通过仿真得到在单边全桥脉冲宽度调制下,DAB的效率显著提高。

软开关隔离型升压DC-DC变换器设计与实现

为了满足升压型变换器低成本和大功率密度的需求,提出了一种软开关单极隔离型DC-DC变换器。该变换器电路包含一个无损耗缓冲器,通过漏电感固定住开关的电压峰值,从而实现开关的ZVS关断。在失谐状态下,使用Lr-Cr串联谐振电路来实现二极管的ZCS关断。由于磁化电流低,相较于传统的基于反激的变换器,变压器的容量更少。在输出功率250 W和开关频率100 k Hz的条件下进行了实际测试,提出的变换器的最大测量效率为97%。

双向MMC型DC-DC变换器的控制策略研究

双向MMC型DC-DC变换器由于其具有电气隔离、灵活控制直流功率、适用于高压大功率场合等诸多优势,目前得到了广泛的关注。本文提出了一种适用于双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,该控制策略系统级采用定交直流电压控制,实现对变换器有功和无功功率的控制;阀组控制采用先生成触发脉冲,然后排序均压的控制方式,实现变换器桥臂能量的均衡。MATLAB/Simulink仿真表明在所提控制策略下,变换器可以获得稳定的直流输出电压,子模块电容电压实现了较好的均衡,同时各个子模块的开关频率也实现了一致,结果比较理想。

混合式隔离双向DC-DC变换器建模与控制

为了解决变换器在单移相调制下回流功率较大的问题,分析了双重移相控制变换器的工作原理,研究了在双重移相控制下变换器的功率特性以及最小回流功率的控制方法;对内、外移相比最优参数进行设计,建立了双重移相控制下混合式隔离双向DC-DC变换器的动态小信号模型。最后搭建实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

电流型双有源桥式双向DC-DC变换器的建模与解耦控制

对于电流型双有源桥式双向DC-DC变换器,分析了其工作原理与稳态特性。通过列出变换器半周期内的状态方程,对变换器进行小信号建模并推导出系统传递函数。由于系统在进行闭环控制时移相角与占空比之间的相互耦合会降低系统动态性能,因此需要采用解耦控制来解除二者之间的相互耦合,进而提出了一种稳态解耦控制策略。一方面通过建立相对增益矩阵来分析控制量与被控制量间的匹配关系来设计控制器,另一方面基于系统稳态过程增益矩阵得到系统稳态解耦矩阵,2个回路的相互影响通过加入系统稳态解耦矩阵而大大降低。最后通过仿真与实验对所提控制策略的有效性和合理性进行了验证。

隔离型双向升压全桥DC-DC变换器效率的提高

为了满足现代可再生能源系统日益增长的需求,具有隔离功能的DC-DC变换器作为重要的功率变换器件得到了广泛的应用。这种转换器也可能需要宽输入电压范围和容错性这些理想特性。本文提出了隔离型双向Boost全桥DC-DC变换器的效率提高方案,该方案采用有源箝位缓冲电路和有源启动辅助电路,具有高效率、稳定运行的特点。对该变换器进行了原型设计,实验结果证明了该方案在输出功率高达10kw时的可行性。

混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数研究

为了解决混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数的问题,以传统单移相控(SPS)功率特性为基础,对比双重移相控制策略功率特性,建立数学方程并计算参数。设计了变换器的最优参数,最后通过仿真验证以及实验验证了最参数设计的正确性,实现双重移相调制控制策略的最大效率。

新型无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器

随着双向隔离型DC/DC变换器在新能源、电动汽车及柔性变电站等领域的应用日益增多,变换器拓扑也层出不穷。传统拓扑中存在的无功环流影响着变换器的稳定性及效率,成为目前亟待解决的问题。提出一种新拓扑,其优点是没有无功环流,工作效率高,动态响应快,功率双向流动。首先介绍了所提拓扑的工作原理和控制方法,并根据实际应用提出吸收回路设计方案。最后,将仿真结果与双有源全桥拓扑进行对比,并通过实验结果表明,该拓扑可以实现功率双向流动且不存在无功环流。

一种电流型高增益双向DC-DC变换器

高增益双向DC-DC变换器作为连接低压储能单元和中压直流母线的纽带,在分布式发电系统中起着重要作用。为了减小变换器低压侧的电流纹波,进一步提高变换器增益,该文提出一种电流型高增益双向DC-DC变换器。该变换器在低压侧全桥电路的两个桥臂中点连接两个Boost输入电感,两个Boost电感交错工作,可显著减小低压侧电流纹波并提高电压增益。并且该变换器在低压侧加入了LLC谐振网络,控制开关频率小于LLC的谐振频率,在提高电压增益的同时,可实现低压侧所有开关管的零电压开通(ZVS)。变换器高压侧为两开关倍压整流电路,利用变压器漏感Lk和谐振电容Ck谐振,可实现高压侧开关管的零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS),减小了开关管导通损耗,提高了变换器效率并进一步增大了变换器增益。搭建600W基于脉冲宽度调制(PWM)+脉冲频率调制(PFM)控制的电流型高增益双向DC-DC变换器实验样机,通过对样机进行正向和反向工作实验,验证了变换器的可行性与实用性。

隔离型双向直流变换器的最小回流功率移相控制方法

降低隔离型双向直流变换器的回流功率以提高变换效率,对拓展隔离型双向直流变换器在直流配电网中的应用具有重要意义。首先,阐述双移相控制的工作原理和变换器回流功率产生的原理,建立传输功率和电源侧、负载侧回流功率的数学模型,分析减小回流功率对减小电流应力、提高效率所起的作用。其次,提出一种最小回流功率移相控制方法。在传输相同功率的条件下,相比双移相控制方法,该方法控制的功率运行点可实现回流功率最小。最后,在所搭建的2k W实验平台上进行实验验证,结果表明,所提控制方法在不同工况下均能实现最小回流功率运行,从而有效地减小了电流应力及功率损耗,提高了效率。

隔离型DC-DC变换器

本文介绍了一种基于MMC的隔离型大功率DC-DC变换器,具有功率损耗小,抗干扰能力强的特点对其较为关键的子模块控制器的模块构成、工作原理做以详细说明。最后搭建实验平台,进行了变换器实验,实现了直流变换。

一种应用隔离型DC-DC变换器的软启动方法

针对广泛应用于电力电子变压器、双向充电桩等的隔离型DC-DC变换器的启动电流冲击问题,提出一种简单的软启动方法。该软启动方法不增加额外的硬件,不修改原有控制逻辑和算法,只需在启动时,将两个H桥的左右桥臂方波的相位差从0°逐渐增加到180°,即可完成启动。而且,能量反向流动时,不需要修改程序和参数,仍然适用。这种方法可以有效地减小隔离型DC-DC变换器启动时刻的电流冲击和电压振荡。该方法具备很好的抗干扰能力,不需要复杂的模式切换,能真正实现无缝切换。最后,搭建了基于珠海泰为电子有限公司的FDSP的试验平台,验证了该软启动方法的有效性和可靠性。