基于FSBB变换器的直流微电网SOC平衡控制策略

针对直流微电网工作时易出现储能单元SOC不平衡的现象,提出一种基于四开关BuckBoost(FSBB)变换器的直流微电网SOC平衡控制策略。使用四开关Buck-Boost变换器替换双向DC/DC变换器与蓄电池相联,既保证功率可以双向流通,又提高储能单元动态响应能力和抗干扰能力;设计了一种基于储能单元SOC平衡的改进下垂控制策略,将蓄电池SOC函数与下垂系数相结合,使各储能单元在充放电过程中按SOC值分配输出电流,实现储能单元SOC平衡和单元间电流合理分配;同时负载跳变时保持母线电压稳定,实现不同模式的平滑切换与功率分配,且无需互联通信,降低系统设计成本。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法

随着风光储氢等新能源发电与电力电子技术的飞速发展,高变比、宽范围的DC-DC变换器被广泛应用,对电力电子教学中相对应部分带来很高挑战。面对种类繁多的DC-DC变换器,该文以桥式开关单元作为基本“细胞单元”,采用“细胞单元–基础拓扑结构–演化规律”的思路,利用细胞单元搭建输入与输出电压转换的桥梁,提出一种DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法。首先提出Buck和Boost 2种桥式开关单元,并对6种非隔离型DC-DC变换器拓扑提出基于细胞单元的统一画法。提出用Buck和Boost两种单元变换去阐述其他变换器拓扑、换流方式以及电压增益的思维范式,此外2种开关单元并联可组成桥式双向单元,进而扩展为双向、交错并联、升/降压DC-DC变换器。对于隔离型DC-DC变换器,从变压器绕组与器件串联桥路的理念出发,提出4种基本开关单元,分别为绕组与(单/双)开关管/二极管串联桥路。据此给出反激、正激的构建过程,进而扩展到推挽、单有源桥式、双有源桥式及N相交错并联式DC-DC变换器。这些变换器升降压增益范围宽,串并联组合灵活,对于多类型DC-DC场合具有重要的应用价值,同时也搭建起工程应用和书本理论知识的回溯映射桥梁。

一种新型高增益软开关双向直流变换器

针对储能设备的充放电应用场景,文中提出一种新型双向直流变换器结构。该变换器具有正向高电压增益、宽输入范围、可实现软开关的特点。通过两个交错并联的电感交替充放电,可以减小输入电流纹波;高压侧的2个分压电容不仅能够将电压增益提高1倍,还能在全状态下都实现自动均压。通过增加谐振单元帮助实现开关管的软开关的同时,谐振单元中的开关管也能够实现零电流关断。文中对拓扑的演绎和改进方法进行阐述,对拓扑结构的工作原理、软开关实现方式进行分析;并与其他的相似拓扑结构进行性能比较。最后通过搭建仿真模型验证设计的变换器结构的有效性和可行性。仿真结果表明:所提变换器具有比传统Boost-Buck电路更高的正向电压增益,能够实现能量双向流动;且无论正向升压模式还是反向降压模式,都能够实现主要开关的软开关,以达到减小拓扑结构自身损耗的目的。

一种宽供电范围开关电源变换器设计

为了满足宽供电范围需求,开发设计了一种电感耦合式Step-down CUK变换器开关电源,对该变换器的输入输出电流进行了稳态分析,表明变换器具有的电流连续特性,有利于提升变换器的功率密度;提出了一种变频控制策略及其实现方法,解决了变换器的稳定性问题。试验验证及批量装车考核表明该设计具有实用性。