一种交叉倍压型高增益DC/DC变换器

针对光伏发电、燃料电池发电等领域对高增益直流变换器的需求,以两相交错并联升压变换器为研究对象,由2个含有电感的倍压单元组合设计出实现电压提升的交叉倍压结构,据此提出了一种新颖的交叉倍压型高增益DC/DC变换器。该变换器可实现(3n+4)/(1-d)倍的高电压增益(1∶n为耦合电感匝数比,d为变换器占空比),且具有电路器件的低电压应力特性。对于漏感引起的开关管电压尖峰问题,引入了钳位电容构成释放漏感能量通道,同时提升了输出电压。介绍了新型交叉倍压型高增益变换器的拓扑结构,分析了变换器各模态的工作过程,推导了电压增益、输入电流纹波及各器件电压应力等稳态特性,并搭建样机进行实验研究,验证了该直流变换技术方案的可行性和先进性。

模块化高压大容量DC/DC变换器综述

随着新能源发电占比增加和电网规模的不断扩大,直流输电系统的容量不断提升,含有不同电压等级的直流电网是未来发展的必然趋势。在此背景下,DC/DC变换器作为直流电网关键设备,在多电压等级互联场景中发挥着重要作用。文中首先对已有的模块化高压大容量DC/DC变换器进行归纳、分类和比较,然后阐述了目前模块化高压大容量DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理与特点,并针对其特点提出了不同变换器的适用场景,最后对未来的研究方向提出了建议。

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题,提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先,详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后,具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上,将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后,搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络,具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势,有利于延长燃料电池使用寿命。同时,通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位,降低了功率元件的电压应力。因此,所提变换器适用于燃料电池并网系统。

隔离型AC-DC矩阵变换器最小电流应力控制方法

针对隔离型AC-DC矩阵变换器降低功率器件成本、提高效率和抑制电磁干扰等需求,提出了一种基于零矢量嵌入的移相策略的最小电流应力控制方法。基于移相策略深入研究了影响变换器电流应力的关键因素。建立了三维(3D)功率模型,从中求取等功率分布线,通过引入功率约束条件以及移相角范围,对电流应力在限定条件下采用序列二次寻优方法进行最小化寻优,得到使电流应力最小的最优移相比。仿真和实验结果表明,基于零矢量调制的移相调制策略可以实现前后级电路的协调控制,功率因数在0.96左右,直流侧输出电压和电流稳定且纹波小。因此,采用所提控制方法,在保证网侧和直流侧的基本性能的同时,实现了对变换器电流应力的最小化。

Influence of dc Component during Inadvertent Operation of the High Voltage Generator Circuit Breaker during Mis-Synchronization

This paper analyses the synchronization problem of a generator onto power system without satisfying synchronization condition. The main focus of the paper is on the impact of the dc component of the current in the high voltage circuit breaker during its close-open operating cycle. Using real time measurements of currents/voltages and angles during the close-opening cycle of high voltage generator circuit breaker and the impact of the dc component of current in context of interrupting large magnitude of current from the circuit breaker. In addition, the paper describes a study case model and the results of simulations performed using the software EMTP-ATP of an actual incident that occurred during the inadvertent synchronization of a large 339 MW, 24 kV generator to the grid.

一种大电流输出的DC/DC转换控制电路结构研究

针对传统的三极管版图具有电流集边效应,本文提出了一种具有独特版图结构的开关管的大电流输出的DC/DC转换控制电路结构,能够大大增强电路的驱动能力。其结构主要包括:比较器,基准电压发生器,占空比可控的振荡器,RS触发器以及大电流输出开关电路。振荡器是由RC电路和比较器组成,为RS触发器提供锯齿波信号,RS触发器另一端信号由比较器提供,通过RS触发器控制大电流输出开关电路,故可添加简单的外围器件搭成升压电路。本设计采用中科渝芯40 V的双极型工艺,实测显示输出管的饱和压降在1.3 V以下时,其最大输出电流可以达到2 A。

大电流输出中的DC/DC转换控制电路结构探讨

在新一轮工业化改革浪潮推动下,我国各行业诸多领域对信息技术与通信技术的融合应用越来越广泛,增加了对双极型功率开关管的应用。当前,正值高质量发展时期,应持续在技术赋能路径下提高大电流输出中的DC/DC转换控制电路结构设计水平。文章概述了这一控制电路的整体结构,并在此基础上对其电路仿真验证、版图设计及应用测试情况进行了具体讨论。

基于形态学梯度与FBC的HVDC输电网故障处理方法

针对高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电网直流故障处理中存在的耗时长且影响范围较广等问题,提出了基于形态学梯度与故障阻断换流器(fault blocking converter,FBC)的HVDC输电网故障处理方法。首先,利用多分辨形态学梯度算法提取故障电流信号特征,并进行滤波处理以消除噪音干扰;然后,设计了基于FBC的HVDC直流网故障处理策略,结合FBC与高速开关实现快速且有选择性地处理直流故障;最后,利用PSCAD模拟HVDC输电网直流故障。试验结果表明,所提方法的故障处理耗时仅为10 ms,准确率高达95%,能够高效且准确地处理故障。

基于耦合电感的零输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对传统DC/DC变换器电压增益低、开关器件应力高、输入电流纹波大的缺点,提出了一种零输入电流纹波的高增益DC/DC变换器,实现了开关器件电压应力的降低和输入输出电压增益的提高。同时,在占空比不受限、不增加额外的辅助电路的情况下,利用耦合电感技术来消除输入电流纹波,减少了磁芯数量。详细分析了变换器的工作原理和零输入电流纹波的实现机理。最后,搭建1台额定功率400 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。

直流快速开断技术研究进展和展望

由于直流电流无自然过零点且短路电流上升率高,直流电流快速开断与系统故障切除成为制约直流电力系统发展的一大瓶颈。该综述首先介绍了直流快速开断技术要求与难点。其次,详细分析了直流快速开断过程涉及的关键技术,包括电流转移技术、固态式直流开断技术、介质恢复技术和高速机械开关技术等,综述了各种技术的当前发展现状及其应用情况,对比了不同技术方案的特点及适应性。最后,对直流快速开断技术未来发展方向进行了讨论和总结,为小型化、高性能、低成本、高可靠快速直流断路器的研发及推广应用提供了新的技术思路。

直流辉光放电质谱法(DC-GDMS)半定量分析高纯氧化镱中30种杂质元素

在选定的条件下,采用仪器自带的标准相对灵敏度因子(stdRSF)校正结果,测定了高纯氧化镱中30种杂质元素。结果表明,在没有标准物质的情况下,可实现对高纯氧化镱中30种杂质元素的半定量分析。将该方法与国家标准方法进行比对,相对偏差的绝对值<30%。

输电线路单导线覆冰形状对直流大电流融冰时间的影响

直流大电流融冰是输电线路冰灾防御的有效手段。根据实际运行条件下输电线路单导线覆冰形状在导线各处不一的情况,计算分析单导线圆形覆冰和翼形覆冰的直流大电流融冰时间。计算结果表明,翼形冰融冰时间仅为圆形冰融冰时间的10%左右。在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外观测研究站对LGJ—300/50和LGJ—400/35两种型号单导线进行直流大电流融冰实验。实验结果表明:LGJ—300/50导线翼形冰融冰时间为圆形冰融冰时间的10.6%,LGJ—400/35导线翼形冰融冰时间为圆形冰融冰时间的8.3%。基于此,该文提出抑制导线形成圆形冰促使其生长为翼形冰可降低直流大电流融冰时间,减少融冰能量消耗。

一种适用于Buck型DC/DC变换器的高精度片上电流采样电路

电流采样电路作为电流控制的DC/DC变换器重要组成部件之一,其精度和响应速度已受到越来越高的重视.提出的电流采样电路没有使用运算放大器,简化了电路结构,降低了功耗.同时,电路中引入的补偿电流进一步提高了采样的精度.基于0.5μm CMOS工艺实现该电路,HSPICE模拟仿真结果表明该电路具有较高的采样精度,最高可达99.9%,且在负载、输入电压、温度变化时,采样精度波动很小.

基于模块化隔离型DC/DC变换器的海上直流风电场并网方案

与传统的海上风电场采用中压交流系统汇集电能不同,海上直流风电场采用直流系统实现电能的汇集和远距离传输。为减小海上风电场的投资,提高其运行效率,设计了一种基于模块化隔离型DC/DC变换器(MIDC)的新型海上直流风电场并网方案。首先,对三种可能作为MIDC子模块的DC/DC变换器进行了参数设计和对比分析,最终确定了LLC串并联谐振变换器作为MIDC子模块的拓扑。在此基础上,设计了MIDC的控制系统,在实现MIDC子模块间均压和均流的同时,实现了对风力发电机组输出功率的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计的海上直流风电场并网方案的可行性和所设计的MIDC控制系统的有效性。

基于特征谐波阻抗比值的HVDC直流滤波器高压电容器接地故障保护方案

为提高高压直流输电系统中直流滤波器高压电容器接地故障保护的灵敏度和可靠性,提出一种基于特征谐波阻抗识比值的高压电容器接地故障保护方案。高压电容器发生接地故障后,直流滤波器结构变化,调谐点和谐振点发生偏移,以此为基础,对高压电容器不同位置发生接地故障的滤波器电路拓扑进行等效,分析最小调谐角频率和并联谐振角频率对应的特征谐波阻抗比值特征发现,故障前后滤波器特征谐波阻抗比值差异巨大,以此构成高压电容器接地故障识别判据。利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建仿真模型,对所提保护方案的可靠性进行验证,仿真结果表明该保护方案可准确识别高压电容器的接地故障,且具有一定的耐过渡电阻的能力,抗噪能力强,有一定的工程应用前景。

一种新的低压大电流DC-DC变换器的研究

该文比较了低压大电流DC-DC变换器各种拓扑结构的优缺点,对称半桥-倍流整流对于48V的输入电压是一种合适的拓扑结构。它可以通过两个滤波电感纹波电流的叠加,极大地减小滤波电容上的纹波电流。从而可以减小滤波电感的值。而且在滤波电容旁串联一个电感,可以极大地发挥它的作用,将滤波电容上的纹波电流进一步减小。给出了电路的仿真模型,并使用PSpice对该模型进行仿真,最后得到的仿真结果同理论分析一致,取得满意效果。

隔离式低压/大电流输出DC/DC变换器中几种副边整流电路的比较

对副边倍流整流拓扑的工作原理进行了详细分析,在此基础之上对副边半波整流、全波整流、倍流整流三种整流方式进行了对比,指出各自的优缺点,得出结合磁集成技术的同步整流倍流整流拓扑特别适用于隔离式低压/大电流输出的 DC/DC 变换器。

高精度双向DC电源电流采样电路设计

为适应双向DC/DC功率变换的电流采样需求,一种高精度高边电流采样电路被提出。其基本思想是在功率电路的高边串入采样电阻,借助电流镜原理并引入偏置电流电路,将双向电流均转换为正向电压输出。通过理论分析与仿真结合的方法对电流镜采样原理及4种不同的偏置电流电路方案进行对比,最后通过实验数据验证了高精度高边电流采样电路的有效性。实验数据表明,该采样电路可在-25~75℃的温度工作范围内,针对-10^+10 A范围内的电流采样实现优于5%的采样精度。

一种低电流纹波的低压大电流DC-DC变换器的研究

通过n个倍流整流结构交错并联方式用以进一步减小纹波电流。给出了电路的开关信号波形和仿真模型,并使用Pspice仿真软件对该模型进行仿真,取得满意效果。最后通过实验验证。这种结构特别适用于通信设备、计算机、宇航等领域的电源。

零电流开关大功率DC/DC双全桥变换器设计

提出了一种基于双全桥结构的单向零电流开关大功率(兆瓦级)DC/DC变换器,该变换器通过采用两个全桥变换器来实现零电流开关,实现了较低的功率损耗和输出滤波电感。为了验证提出的变换器在大功率应用中的有效性,构建了小型样机并在大功率直流电网进行了实际测试。实验证明,相比传统的两种单向大功率全桥变换器,提出变换器所需的滤波电感和半导体器件的功率损耗均较少,分别仅为1.72 mH和924.5 kW。