低地板有轨电车DC/DC双向变流器的技术特征及应用

低地板现代有轨电车采用国内自主研发的非隔离型双向Buck-Boost变流器。随着超级电容在现代有轨电车上的广泛运用,DC/DC双向变流器成为现代有轨电车能量管理系统的重要组成部分。文章首先介绍DC/DC变流器和超级电容的功能特点;其次,根据运营线路有网区和无网区的供电切换,分析DC/DC双向变流器为超级电容充电、供电、放电的工作原理;最后,研究DC/DC变流器在使用过程中存在的不足及解决措施。DC/DC双向变流器的应用,进一步提高了超级电容的利用率及牵引系统的稳定性,避免电车频繁启动/制动时直流母线产生的母线电压波动,具有回收车辆再生制动能量的功能,对有轨电车安全平稳运行起到了决定性的作用。

三相AC/DC双向变流器的控制研究

三相AC/DC双向变流器由于能够实现能量的双向传输,在电机控制、汽车电子、新能源发电等领域有非常广泛的应用。为提高三相逆变器的可靠性和降低其成本,文中提出全数字软件锁相环和传统PI控制以及改进后的PI控制策略。通过对采样三相电网电压的矢量控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。此控制策略为三相并网逆变器提供一种高效的解决方案,最后通过实验验证了该方案的正确性与可行性。

基于DSP控制的三相交错式双向DC/DC变流器控制系统

随着储能系统的发展,对双向DC/DC变流器的研究逐步深入。为满足兼顾稳定性的同时提高变换效率的要求,设计出具有高稳定性、输出电流频率高、脉动小等优势的多相多重变流器。同时,利用SiC-MOSFET代替传统的IGBT等开关功率器件,减小变流器体积,同时有效减小整流损耗,提高电源效率。针对由SiC-MOSFET组成的双向DC/DC变流器,为控制其输出上下互补的驱动波形,完成同步整流功能。本文利用DSP控制输出三相交错式PWM波驱动双向DC/DC变流器输出上下桥互补PWM波,验证了其控制系统的可行性。

交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略

交直流混合微电网中的AC/DC双向变流器,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。为了使直流微电网部分作为一个电压功率可控的单元接入交流母线,提出了一种新的AC/DC双向变流器控制策略,用于平衡交直流微电网间的功率流动并提高系统联网和孤岛运行的稳定性及可控性。在联网模式时,新方法基于dq坐标系,通过直流侧电压外环给定内环直轴电流参考值,进而控制功率流动和联网运行。孤岛模式时,新方法以交直流母线的电压差值作为外环,控制功率在交直流母线间的流动,使其互为支撑,提高系统稳定性。与传统的并网控制不同,新方法在电压控制的基础上引入有功功率控制项,很好地解决了并网时功率流动的问题。通过对双向变流器及其控制策略的分析研究,给出新方法的状态方程及控制框图。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。

PWM AC／DC功率双向变流器建模方法的研究(一)

基于脉宽调制(PWM)的AC/DC功率双向变流器作为主要功率变换电路,在许多实际应用的电力电子系统中得到广泛应用,如统一电能质量调节器中的有源电力滤波器系统、交-直-交变频调速系统中的整流或逆变部分、电源系统的逆变器、再生能源并网发电系统中的逆变器以及灵活交流输电系统中的统一潮流控制器等等。在各种应用系统中,人们建立其数学模型进行系统分析和控制设计以满足系统目标。PWM 整流器数学模型的研究是PWM整流器及其控制技术研究的基础,本文研究介绍了目前较为流行的四种建模方法,并分别分析其特点及应用。

新型双向DC/DC变流器在不停电电源系统中的应用

为了解决不停电电源中存在的功率流向分配不均以及升、降压能力不足等问题,在传统的双向Buck-Boost型DC/DC变流器的基础上,从拓扑结构着手展开研究,提出了一种新型双向DC/DC变流器。通过分析该变流器的电路拓扑和工作原理,详细介绍了其在功率正向传输和反向传输下的两种工作模式,经推导得出对应不同模式的输出电压表达式。与传统的双向Buck-Boost型DC/DC变流器相比,研究的新型双向DC/DC变流器具有较高的电压增益,较小的功率开关电压应力,稳定的输出电压等优点。最后,通过理论分析并且搭建实验电路,验证了这种新型拓扑的可行性及优越性。

一种数字化交、直流双向变流器的设计

文中提出一个新颖实用的交、直流变换器拓扑结构,论述数字式交、直流双向变流器的工作原理,功率变换电路控制策略以及功率变换回路如何选择主要器件及其参数,并通过小批量产品来验证变换器运行的正确性。

高功率因数锂电池化成能量回馈系统

电池化成作为电池生产过程中的关键工序关系到电池的特性和质量,并直接影响电池的生产成本。设计了一套带能量回馈功能的高功率因数锂电池化成系统,包含监控、AC/DC双向变流器和DC/DC双向变换器。AC/DC双向变流器可实现能量的双向传递和交流侧高功率因数,双向DC/DC变换器用于实现锂电池的充、放电。对AC/DC双向变流器和双向DC/DC变换器的工作原理进行了分析,并通过实验对实验样机进行功能验证。

超级电容器储能系统充电模式控制设计

针对电网供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题,设计了超级电容器储能系统。对设计的超级电容器储能系统两种工作模式(充电储能模式和放电释能模式)进行了介绍,对超级电容器储能系统充电储能运行模式时的双向DC/DC变流器工作方式进行了分析,同时设计了闭环控制参数,从而实现了对超级电容器储能系统充电储能过程的控制。实验结果表明,通过对双向DC/DC变流器在超级电容器充电工作模式时的闭环控制,有效地实现了对超级电容充电储能过程的控制。

张北阿里云数据中心柔性直流输配电系统

阿里数据港张北数据中心是阿里巴巴集团在张北地区云计算基础设施的一个重要基地。数据港所在园区内的用电设备主要包含数据处理服务器、电动汽车和其他用电设备,呈现高耗能和交直流负荷并存的特点。同时,张北地区新能源种类丰富、能源充足,需要探索新型输配电结构,以实现100%清洁能源利用和对数据中心的高效稳定供电。以张北数据中心柔性直流输配电示范工程为例,阐述了基于柔性变电站的直流输配电系统。该系统以柔性变电站为核心建立了交直流混合配电网,实现了新能源以直流电能形式就地消纳与多端口之间不同形式、不同等级的电压高效变换以及交直流负荷的可靠供电。此外,介绍了张北阿里云数据中心柔性直流输配电系统的构成、柔性变电站的组成和基本原理,分析了用于交流负荷供电以及辅助柔性变电站起动的双向DC/AC变流器在系统中的作用及原理,为建设柔性直流输配电系统工程提供参考。

微电网电压稳定控制策略研究

针对微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网电压不稳定的问题,给出了一种交直流混联结构微电网的典型系统,建立了双向AC/DC变流器(整流模式和逆变模式)、分布式电源逆变器及其控制系统的数学模型,提出了一种新型的双向AC/DC变流器控制方法,根据微电网的电压与功率关系,设计了一种基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器,并给出了相应的下垂控制策略。通过理论分析分布式电源的功率、电压特性及其对微电网电压稳定性的影响,提出了能够有效抑制分布式电源功率波动、提高微电网电压质量的控制策略。研究结果表明,该双向AC/DC变流器能稳定地控制微电网电压,具有很好的稳态性。

储能技术在配电网扩容问题方面的应用研究

分析了储能系统在配电网中应用的必要性,对于储能系统的架构和组成进行了详细介绍,并且对储能系统并网滤波器进行了设计,并在Matlab/Simulink进行了仿真。在此基础上设计了储能变流器的控制环节,可以使储能系统工作在单位功率因数条件下对电能实现双向变换。

退役锂电池充放电系统

为实现对退役锂电池组的健康状态评估,设计了一套锂电池组自动充放电系统。整个系统由AC/DC双向变流器、双向DC/DC变换器以及数据采集模块组成,模块独立并通过RS-485与上位机在线通信。系统可实现对电池组的三阶段自动充电以及恒流放电,在线对电池的状态进行数据采集自动生成EXCEL表格,用于锂电池组的残余容量分析。

电动汽车电机控制研究

电动汽车消耗电能,其驱动系统为电动机。为了解决电动汽车电机控制和能量变换问题,经过综合考虑以后,选用电动汽车电机为交流异步电机,能量变换装置为双向DC/DC变流器,控制方式为经典PID控制。由于交流异步电动机采用传统的标量控制效果不佳,故交流异步电动机采用SVPWM的方式进行控制,借助于MATLAB/Simulink软件建模仿真,根据仿真结果可以得出,采用矢量控制对于电动汽车的稳定运行具有显著的作用。矢量控制是目前交流电机先进的控制方式,一般将含有矢量变换的交流电机控制称为矢量控制。

光储微网系统孤岛运行控制策略研究

受光照、温度等自然条件影响,光伏发电输出功率具有较大的波动性。利用储能系统功率快速充放的特点,可以实现光储系统输出功率稳定。现对光伏电池及其变流装置进行建模分析,对不同储能电池及其PCS控制方法进行建模分析,并结合实际示范工程运行参数,建立了光储微网系统仿真模型,最终提出了适用于光储微网系统孤岛运行的控制策略。通过仿真分析,验证了所提出的控制策略可以维持光储微网功率平衡,保持系统稳定运行。该研究成果为示范工程进一步开展相关研究工作提供了理论指导。

城市轨道车辆超级电容器储能系统的控制

超级电容器作为新兴的储能器件可应用于城市轨道交通储能系统中,而这种储能系统多采用双向DC/DC变换器的主电路.通过对主电路的工作分析,提出了储能系统的电压电流双闭环控制方法,并通过仿真和实验验证了超级电容器储能系统在电压电流双闭环控制下,可以实现超级电容器储能系统的充放电,证明了双闭环控制系统的可行性.

孤立交直流混合微电网控制策略研究

与传统直流或交流微电网相比,交直流混合微电网结构灵活、能量利用率高,但控制复杂。为了保证独立运行状态下交直流混合微电网在小扰动下能够稳定运行,提出了一种改进的混合微电网协同控制策略。控制策略可以有效地减小独立运行状态投切负荷对系统频率的影响,并保证蓄电池最大备用,减小蓄电池装机容量。建立了交直流混合微电网的仿真模型,重点分析了风力发电机、双向AC/DC变流器和双向DC/DC变流器的结构以及控制方式。利用所建模型对所提控制策略进行仿真验证,证明了所提控制策略的有效性。

超级电容器储能系统放电模式控制设计

针对电网供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题,设计了超级电容器储能系统。对设计的超级电容器储能系统两种工作模式(充电储能模式和放电释能模式)进行了介绍,对超级电容器储能系统放电释能运行模式时的双向DC/DC变流器工作方式进行了分析,同时设计了电压电流双闭环控制参数,通过MATLAB搭建了系统的仿真模型。仿真结果表明,通过对双向DC/DC变流器在超级电容器放电工作模式时的双闭环控制,有效地实现了对超级电容放电释能过程的控制以及直流母线电压恒定的控制。