一种新型高变换比双向DC-DC变换器

提出一种新型高变换比双向DC—DC变换器。该变换器具有电压变换比高、低压侧电流纹波小、开关管电压应力小、效率高等优点，特别适合新能源分布式发电并网、燃料电池电动汽车等大变换比应用场合。详细分析该新型高变换比DC—DC变换器正向Boost模式和反向Buck模式的控制策略和工作过程，绘制出主要波形，推导电压变换比和软开关实现条件，并分析谐振电容的选取依据。最后搭建一台500W样机验证了理论分析的正确性。

单开关新型非隔离高变换比DC-DC变换器

针对传统Boost变换器变换比低、开关器件电压应力大的问题,提出一种单开关新型高变换比DC-DC变换器拓扑,该变换器采用非隔离形式,可有效降低变压器或耦合电感等升压方式中因漏感所带来的磁能量损失,提高功率传输比。详细分析了所提变换器的工作原理,推导出了基于稳态模型的变换比方程,并通过仿真试验进行了理论验证,验证结果表明,该变换器具有高变换比、低开关电压应力和输入电流连续的特点,特别适用于燃料电池、太阳电池等新能源逆变并网的场合。

双开关二次型结构的耦合电感高增益DC-DC变换器

在能源危机和环境问题的背景下,高电压增益的DC-DC变换器成为利用可再生新能源不可或缺的环节。基于此,提出1种双开关二次型结构,使传统的二次型Boost变换器的电压增益得到有效提升,且降低了开关管的电流应力。结合开关电容和耦合电感,提出1种电压增益极高的双开关二次型结构耦合电感高增益DC-DC变换器。该变换器具有电压增益高、2个开关管同相、开关管和输出二极管电压应力低和多个二极管实现零电流关断的优点。详细分析了变换器的运行原理和稳态性能,包括电压增益推导、元器件电压电流应力等。制作了1款120 W样机,验证了理论分析的正确性和变换器的可行性。

一种双极性输出的高增益变换器

随着分布式能源高渗透率接入电网,双极性直流微电网固有优势愈发突出。针对光伏电池投入到双极性直流微电网运行时,对于高增益双极性变换器的需求,提出一种组合式且可提供双极性输出的高增益变换器。在传统Sepic变换器的基础上加入一个二极管和电容,通过开关管控制电容、电感能量的交替传递,从而提升变压器增益;其次,基于元件复用的方法将开关电容单元和Boost电路进行组合,实现正负极电压均衡的双极性输出。此外,详细阐述了所提变换器的工作原理,开关器件的电流和电压应力、电路参数设计。为验证所提拓扑结构的可行性,搭建了一台24 V/336 V(±168 V)、112 W的实验样机,实测变换器增益可达14倍。实验结果表明,所提变换器具有增益高、器件电压应力低、输入电流连续的特点。

高CO双等温变换炉串联工艺实现蒸汽零消耗技改总结

新疆中能万源化工有限公司一期400kt/a合成氨装置、600kt/a尿素装置2015年建成投产,原设计合成氨装置变换系统采用等温变换串绝热变换工艺,经分析与论证,认为变换系统还有节能降耗空间,结合变换反应的特点,于2021年11月对变换系统实施了“高CO双等温变换炉串联工艺实现蒸汽零消耗”的技改(即将等温变换串绝热变换工艺技改为双等温变换炉串联工艺),并优化了二级等温变换炉(二变炉)的选型及一级/二级等温变换炉(一变炉/二变炉)催化剂的装填量,最终实现了变换系统蒸汽零消耗的目标,取得了良好的节能效益和环保效益,可为高CO变换系统的工艺设计提供参考与借鉴,开辟了一条节能、环保效益显著的变换工艺设计新思路。

一种高增益零输入电流纹波Sepic变换器

针对传统变换器电压增益低,开关处于硬状态工作,输入纹波大等缺点,提出一种高增益零输入电流纹波拓扑结构。将无源纹波单元接入到传统Sepic变换器的输入端,通过耦合电感与电感电容串联组合,保留输入电流连续的特点,同时实现输入电流零纹波效果,且零纹波实现与占空比大小无关,从而延长光伏组件中电池使用寿命,电路可靠性高。通过倍压单元结构和无源钳位吸收电路组合,开关管电压应力降低,便于采用低耐压开关器件,损耗降低。在零输入电流纹波变换器等效模型的基础上,分析变换器的工作原理,对比不同变换器的工作性能。最后搭建一台100 W的试验样机,验证了理论分析的正确性和电路的可行性。

便携式车载高增益DC-DC变换器大信号稳定控制策略:基于扰动观测器的反步技术

充电效率低和可用里程短等问题严重阻碍了电动汽车的进一步发展。由于前级电动汽车输出电压较低,需采用便携式高增益DC-DC变换器实现电动汽车间快速能量交互。该文以交错并联双升压变换器为研究对象,采用基于扰动观测器的反步控制算法,提高变换器抵抗内外干扰的能力。扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高了系统抵抗内部参数扰动的鲁棒性;同时实时估计输出功率和输入电压,减少使用传感器以降低系统成本。利用扰动观测器的输出,进一步设计了反步控制器,以严格保证系统大信号意义上的稳定性。此外,文中采用相电流平衡补偿器,解决了六通道之间的均流问题,减少热损失并提高了设备的使用寿命。最后,仿真和实验结果验证了提出控制器的有效性。

低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器

为应对日益增长的高增益DC-DC转换的需求,如新能源并网、电动汽车应用、航空航天等,利用磁耦合技术设计三绕组耦合电感,结合开关电容结构,提出一种低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器,其具备电压增益高、元器件电压应力低、多个二极管均具有软开关特性的优点。对该变换器进行模态分析,推导了电压增益公式,获得了各器件的电压和平均电流应力。最后设计了一款120 W的实验样机,实现了386/23.8 V DC-DC的电压转换,验证了理论分析和变换器的可行性。

基于耦合电感的两相交错高增益DC/DC变换器

高增益DC/DC变换器是将新能源发电系统中的输出电压提升至并网电压的关键环节。提出一种两相交错型高增益DC/DC变换器拓扑结构(CI-TPIBS),变换器拥有反向对称的Boost-Sepic(BS)结构和以耦合电感(CI)为升压手段的倍压单元。通过控制A、B两相交错运行进一步提高变换器的电压增益,在实现高电压增益的同时,两相交错结构(TPI)避免了开关管和二极管电压应力的逐级递升,同时也抑制了输入电流纹波,且完全的对称性结构为变换器的控制提供了方便。详细分析了变换器升压原理及各个器件的工作特性,并给出了各元器件的选择依据。最后搭建出400 W的原型样机,验证了所提出的变换器的性能。

基于神经网络拟合显式MPC的高增益直流变换器

针对燃料电池、风力发电等新型能源系统输出电压较低的问题,提出一种具有拟合显式模型预测控制(model predictive control,MPC)的高增益、高效率直流变换器。该变换器具有非隔离型三绕组耦合电感基本单元结构,通过改变匝数比,在合适占空比下实现高增益,同时也降低了开关器件应力。此外,所提变换器采用无源钳位电路,回收漏感能量,抑制了开关管的电压尖峰。为了提高所提变换器的动态性能及抗扰能力,利用神经网络离线拟合显式MPC控制规律的策略,提高了输出电压跟踪精度,减小了输入电压变化和负载变化带来的扰动,具有良好的动态响应。最后在理论分析的基础上,制作出了一台输入10~12 V、输出100 V/100 W的实验样机,实验结果验证了所提变换器的有效性。

变换系统高氨氮废水深度处理方案及运行总结

新乡中新化工有限责任公司200 kt/a甲醇装置采用航天粉煤加压气化、耐硫变换(低水气比部分变换)等工艺,2011年投产后整体运行状况良好,但变换系统高氨氮废水的处理一直是困扰系统运行的痛点;2018年5月实施变换冷凝液直接送至硫回收系统尾气洗涤塔用作洗涤水、洗涤废水再送至锅炉烟气氨法脱硫系统脱硫塔用作洗涤液的技改后,又衍生出锅炉烟气氨法脱硫系统诸多运行问题。为此,中新化工首先确定研究内容,然后就变换系统高氨氮废水的深度处理方案开展试验研究,通过试验选择脱氨技术路线、研讨技术关键点,通过对比分析,最终确定采用S型塔板的低压汽提脱氨塔进行废水的深度处理;并介绍低压汽提脱氨系统运行情况及问题解决。中新化工低压汽提脱氨技改项目实施后,解决了煤化工装置变换系统低温冷凝液氨氮含量高而难以合理处理的行业难题,可为业内提供一些参考与借鉴。

车载高压直流供配电系统设计与研究

电力稳定供应是特种车在各种恶劣环境下执行作战任务的重要条件,为解决特种车的车载高压直流供配电系统应用中的问题,提高系统可靠性,设计了一种车载高压直流供配电系统。通过参数计算,对测发控电源插件、高低压DC/DC电源插件、AC/DC电源插件方案展开详细阐述。此供配电系统具有可靠性高、可维修性高和抗干扰能力强等优点,适用于环境恶劣的供电场合,完全能够满足特种车上供电系统的使用要求。

3D高阶抛物Radon变换地震数据保幅重建

本文结合传统3D抛物Radon变换(PRT)和AVO数据正交多项式拟合,给出了3D高阶抛物Radon变换方法(HOPRT).该变换增加了描述AVO数据变化的梯度信息和曲率信息,拓展了传统3D抛物Radon变换方法,使其在具有AVO特征的数据重建中具有更高的准确度,从而提高AVO分析的可靠性.文中给出了3D高阶抛物Radon变换进行地震数据保幅重建的流程.理论模型和实际地震资料的重建结果显示了本文方法的优点.

高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法

地震数据缺失会影响处理和解释结果。本文基于Radon变换地震数据重建并结合地震波同相轴横向连续性,提出高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法。该方法将正交多项式变换和Radon变换结合,通过正交多项式变换拟合地震波振幅随炮检距变化特性,改进了传统Radon变换只考虑地震道叠加特性的缺陷,增加了振幅变化的斜率和曲率信息,保留了地震波AVO特性,有利于地震波振幅信息在横向变化情况下缺失地震数据的重建。理论模型和实际数据处理结果表明,该方法可以克服空间假频,实现缺失道数据重建,并保留振幅AVO信息。

一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器

提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回收利用,提升效率的同时,能够抑制开关管的电压尖峰,降低其电压应力。详细分析带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器的工作原理,以及连续导通模式下变换器的稳态性能。最后搭建一台30V输入、380V/0.3A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

一种应用同步整流技术的高效率正激变换器的设计

利用同步整流技术中一种新的电压驱动方式即栅极电荷保持驱动方式 ,设计研制了一台输入为 4 8V(36～ 70V) ,输出为 2 2V ,2 0A ,开关频率为 2 0 0kHz的正激变换器。栅极电荷保持驱动方式可以解决传统电压驱动方式中 ,死区时间内续流MOSFET体二极管的导通问题 ,因此可以降低整流损耗 ,提高整流效率。设计的正激变换器的最高效率达到 91%。实验结果证实了设计方法的有效性。

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析

耦合电感型高增益Boost变换器在光伏、燃料电池等新能源并网系统中得到广泛重视,但鲜有文献阐述其拓扑构建思路及方法。为此,以基本耦合电感型Boost变换器为出发点,分析了其优点和不足;然后围绕如何抑制开关管电压尖峰、如何降低输出二极管电压应力、如何进一步提高电压增益,系统分析并推导了有源钳位、带整流单元、多绕组以及带倍压单元等四类改进的耦合电感型Boost变换器,明确了它们之间的内在联系及各自的性能特点;最后根据分析结果,选择一种带倍压单元的层叠型高增益Boost变换器进行实验研究,搭建了250W的实验样机,实测最大效率为97%。

一种基于高自由度电压增益单元的高升压DC-DC变换器

该文提出一种基于高自由度电压增益单元（high degrees of freedom voltage multiplier cell,HD-VMC）的大容量高增益DC/DC变换器,具有输入输出增益高、开关器件电压电流应力低且可调、输入相数可自由扩展且自动均流的优点。上述特性使得所提变换器较适用于大容量高增益直流变换场合,如海上风电直流输电系统中。文中首先对变换器的拓扑构建思路进行阐述,然后以4相输入12个HD-VMCs的变换器为例分析该变换器的工作原理及性能特点,最后通过2.5MW的仿真模型和800W的实验样机验证理论分析的正确性。

高功率LLC全桥变换器谐振网络分析与设计

软开关技术是LLC谐振变换器的一大特点,提高了变换器的效率和功率密度,大大降低了开关损耗,但全桥LLC变换器目前缺少一种实现软开关参数的定量分析计算方法和高效简洁的设计思路.本文在建立LLC全桥谐振变换器交流等效电路的基础上,分析开关频率为2个不同谐振频率时的谐振网络阻抗状态,然后遵循能量守恒对LLC的软开关实现进行公式推导,最后提出利用谐振参数关系式与仿真图形相结合的一种简洁的LLC变换器设计思路.搭建了1台全桥LLC谐振变换器样机,实验结果验证了设计方案的正确性.