一种适用于电动汽车的无电解电容单级双向AC/DC变换器

针对电动汽车充电电源额外热量产生影响电池使用寿命的问题,提出一种无电解电容隔离式单级双向AC/DC变换器。该变换器能有效阻止低频功率纹波注入电池单元,减少了额外热量的产生;同时电解电容的消除也大大提高了系统的可靠性。控制策略方面,提出的一种四相控制器,不仅能使所有开关管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS),并在导通损耗进行了性能优化。最后,通过PSIM仿真软件和实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性。

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。

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。

基于切换模型的双向AC-DC变换器控制策略

双向AC-DC变换器作为交直流混合微电网的重要组成部分,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。本文基于切换系统理论,提出一种双向AC-DC切换控制方法。该方法首先建立双向AC-DC切换动态模型,选取系统的储能函数作为共同Lyapunov函数。基于此,设计了系统最优切换律并分析了该切换律条件下系统在切换平衡点处的稳定性。为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对切换策略离散化。仿真和实验结果验证了本文所采用的建模方法和控制策略的有效性。

直接式AC-AC型智能软开关拓扑与控制

为实现配电网的柔性互联,提出一种基于多绕组变压器的直接式AC-AC型智能软开关(direct AC-AC soft open point,AC-SOP)拓扑结构,可在四象限内独立控制输出电压的幅值及相位,且无直流环节,拓扑灵活性较高。建立AC-SOP互联馈线环网的数学模型,并结合所提出的AC-SOP的等效占空比算法,给出AC-SOP在潮流控制模式和恢复供电模式下的闭环解耦控制策略。最后,通过仿真验证所提AC-SOP在控制互联馈线环网潮流和恢复供电方面的有效性;通过搭建单相1kW子模块,验证了所提拓扑结构可实现电压幅值与相位的独立控制。

基于直接功率控制的单相AC-DC变流器控制器设计

将单相系统延迟90°得到αβ坐标系二相系统,并由此建立了单相变流器的数学模型。基于直接功率控制设计了单相变流器控制系统。提出电压外环使用二自由度PI控制器以提高控制系统的鲁棒性并降低系统启动过程中的超调量,对可能影响系统性能的采样电压进行了修正。最后基于PSCAD/EMTDC的仿真分析验证了方案的可行性。

单相直接AC-AC变换器的实现与分析

针对传统 AC-DC-AC变换存在的缺陷 ,采用高频调制直接 AC-AC变换技术 ,实现了两种不同结构的单相 AC-AC直接变换器 ,对其特点和仿真结果进行了分析 。

基于双向DC/AC变换器的混合储能系统动态控制策略

针对风电和光伏并网发电系统的功率波动问题,研究了一种基于双向DC/AC变换器的混合储能系统的动态控制策略。对含有超级电容器与蓄电池组的混合储能系统,通过双闭环控制器对变换器内部的电压电流进行控制,把波动变化较快的电流分量分配给超级电容器,由蓄电池来响应波动变化较慢的电流分量。同时,控制系统将超级电容器的电压稳定在预设范围内。基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)对蓄电池的荷电状态(State of Charge,SOC)进行控制,使其SOC值稳定在安全范围内并延长了蓄电池的使用寿命。通过仿真实验,验证了控制方法的有效性。

基于直接AC/AC变换的动态电压恢复器研究

应用电压源逆变方案的传统动态电压恢复器,需要使用大容量电解电容进行储能,体积与重量大,成本高。为了避免使用直流储能环节,提出一种基于直接AC/AC变换的动态电压恢复器,其变压器一次侧通过固态继电器投切组与AC/AC变换器输出端相连,其二次侧与负载串联。当电网电压发生波动时,由AC/AC变换器产生补偿电压,通过切换固态继电器组改变隔离变压器输出极性,保持负载电压稳定。该方案不需使用大容量电解电容等储能元件,易于维护,换流过程简单,动态响应速度快,能够有效补偿电网电压波动。在理论分析基础上,设计了基于瞬时电压的复合控制策略,实验结果验证了所提方案的有效性。

适用于电压幅值双极性调控的直接式AC/AC变换器拓扑结构

针对电网中不确定性事件所带来的电压幅值波动问题,提出了一种适用于电压幅值双极性调控的直接式AC/AC变换器拓扑结构。该拓扑是由2个无差分脉冲宽度调制(PWM)型交流斩波桥臂构成的H桥结构,具有输入/输出"共地"、双自由度、双极性调控与无换流问题等特点。详细分析了变换器的拓扑构成、PWM原理,通过正/反极性场景的分析揭示了其工作模式;在参数设计的基础上,研制了变换器原理样机并搭建了动态电压恢复器系统。不同工况下的实验结果表明,所提出的直接式AC/AC变换器能够有效抑制电压幅值波动。

基于直接式AC/AC变换的单相混合式配电变压器及其松弛二端口网络建模

针对配电网中的电压波动问题,提出了一种由传统工频变压器与电力电子变换器组合而成的混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)。首先,在不同HDT拓扑分析的基础上,选取了具有一定结构优势的双极性直接式AC/AC变换器(bipolardirectAC/ACconverter,BD-AC)作为HDT的电力电子组成部分;其次,对HDT的拓扑结构与运行原理进行了分析并提出了相应的控制策略;再次,基于状态空间平均法构建了HDT的状态空间平均模型,并以松弛二端口网络理论为依托,对HDT的系统特性进行了理论分析;最后,通过搭建仿真系统验证了理论分析的合理性与有效性。

无直流储能直接AC/AC动态电压恢复器及其预测控制

基于电压源型逆变器的传统动态电压恢复器,需使用大容量电解电容进行直流储能,体积重量大,成本高。为此,提出一种基于直接AC/AC变换的动态电压恢复器,该方案不需使用直流储能元件,易于维护,换流过程简单,动态响应速度快,能够有效补偿电网电压波动。针对所提出的动态电压恢复器,设计与之相适应的工作模式、非互补控制换流过程,并使用离散全维状态观测器设计预测控制策略。与现有的瞬时电压控制策略相比,由于控制信号已在前一周期经状态预测并执行控制算法后得到,当前周期可直接更新控制信号,省去了算法执行时间,提高电压恢复能力。设计实验样机,实验结果验证了所提方案的有效性。

直流微电网双向AC/DC变换器并联系统控制策略仿真研究

为了便于扩展直流微电网的容量与增强系统可靠性,采用双向AC/DC变换器并联系统来实现直流微电网与大电网之间的能量交互。提出了一种直流微电网双向AC/DC变换器并联系统的低电压偏移功率均分控制策略,通过反馈直流线路的平均电流作为全局变量,并引入积分环节,实现了各变换器的功率精确分配而不受线路参数的影响。通过引入平均输出电压比例积分控制,减小了直流母线电压的偏移。探讨了二次纹波电流对并联系统功率控制的影响,引入带阻滤波器,抑制二次纹波电流和电压对并网电流畸变率的影响。分析了变换器并联系统的稳定性,给出了合适的控制参数。最后,仿真验证了所提出的控制策略的有效性。

AC-DC-AC变换器的直接谐波计算及其可行性

为了简化AC-DC-AC变换器复杂的谐波计算过程,采用直接谐波计算对变换器进行了谐波分析。根据谐波向量及其序量特性研究了变换器系统中PWM逆变器的电压电流传递规律,并由此获得整个AC-DC-AC变换器的直接谐波计算方法。该法可由供电端交流电压求得同侧各次谐波电流的向量表达式而勿需交流侧和直流侧的迭代过程。对该算法进行了时域仿真验证,对直接谐波计算的可行性分析证明该法算法简单,步骤明确,尤其适用于干线电压畸变小、变换器多的场合。

无锁相环三相DC/AC变流器直接功率预测控制

以三相DC/AC变流器为研究对象,给出了一种无锁相环直接功率预测控制方法,能实现对并网功率的无差拍控制,并且为降低锁相环对控制性能的影响,实现无锁相环控制。根据采样控制导致的两拍延时,采样控制频率为载波频率两倍,精确计算得到下一拍的变流器状态量,然后针对给定功率参考值根据公式直接计算得到三相变流电路的输出。推导得到控制系统设定的频率与电网频率的偏差对所提出控制方法的性能没有影响,论证了无锁相环的可行性。最后构建了三相并网变流器Simulink仿真模型和实验样机,利用Simulink中的Embedded Coder模块实现控制系统仿真模型到DSP硬件控制系统C语言程序的转换,通过仿真和实验验证了控制方法的有效性。

输入不平衡下隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略研究

为降低隔离型AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC matrix converter,IAMC)在输入不平衡下网侧有功功率波动,以及抑制网侧LC滤波器的谐振,提出一种基于有源阻尼的无差拍直接功率控制策略。该策略利用网侧电流及其延迟分量来计算IAMC输入侧滤波器电容电压,省去了传统有源阻尼控制的高精度电压传感器,降低了硬件成本损耗,且无需进行旋转坐标变换以及锁相环,运算量较小。仿真结果表明:所提控制策略在输入电压不平衡工况下可有效抑制网侧电流谐波,降低系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,且具有较好的动态性能。

蓄电池充放电装置中双向AC／DC变流器的研究

研制了一种集充电、放电功能于一体的蓄电池充放电装置。该装置采用双向功率流控制技术,实现了蓄电池的充放电控制。网侧电流正弦化和单位功率因数的实现大大减少了对电网的污染,而直流电能的并网发电,使得装置具有很好的节能效果。

基于直接式AC/AC变换的两相支撑调控型混合配电变压器

针对配电网中不确定性因素导致的电压跌落/骤升给敏感负荷带来的不利影响,提出了一种基于直接式AC/AC变换的两相支撑调控型混合配电变压器(HDT)。该HDT由直接式AC/AC变换器与传统工频变压器组合而成,能够根据负荷需求进行电压幅值与相角的柔性调控。对所采用的直接式AC/AC变换器拓扑及其调制策略进行了阐述分析。在此基础上,提出了基于直接式AC/AC变换的HDT系统结构。依托HDT系统结构,对其工作原理进行了详细分析并对HDT系统的电压幅值与相角调控范围进行了定量研究。最后通过搭建1 kW的实验原理样机,对所提出的HDT系统理论分析的正确性与有效性进行了实验验证。

直接式AC/AC型混合配电变压器及其在配电环网潮流柔性调控中的应用

为满足未来配电网智能化的发展需求,实现配电环网潮流柔性调控,提出了一种能够满足城市配电环网潮流柔性调控的直接式AC/AC型混合配电变压器(AC/AC-HDT)。提出了AC/AC-HDT的拓扑结构并对其运行原理、优势进行分析与对比。基于此,结合现有配电环网的主要闭环方式,提出了含AC/AC-HDT的城市配电环网组网方案。基于配电环网潮流调控基本原理,给出了AC/AC-HDT在城市配电环网潮流调控中的策略流程。通过实验室AC/AC-HDT原理样机的搭建以及含AC/AC-HDT的双电源配电环网潮流调控效果的仿真分析,验证了所提直接式AC/AC-HDT拓扑的合理性以及其在配电环网潮流柔性调控中应用的可行性。

反激式AC/AC变换器断续模式及参数设计

对反激式AC/AC变换器在断续模式(Discontinued Current Mode)下的工作状态进行了详细分析,给出了变换器工作在断续状态下的临界条件和输出电压,设计了开关及各元件的工作参数,搭建仿真电路.通过对仿真结果与理论计算进行对比,表明所提出的DCM工作模式下的计算公式是正确的,可应用在DCM型反激交流电源的设计当中.