变母线电压的LLC高压电容充电电源设计

提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分(PI)加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。

基于H-MMC的闭环预充电控制策略研究

六边形模块化多电平变流器(hexagonal modular multilevel converter,H-MMC)作为一种直接AC/AC变流器,在中压大功率电机驱动领域具有广阔的应用前景。然而,由于H-MMC子模块众多,如何将子模块电容充电至其额定值成为亟待解决的关键问题。通过对H-MMC拓扑结构特点和充电回路进行研究,提出了一种闭环预充电控制策略。根据设定的充电功率计算电网电流参考值,基于H-MMC数学模型推导出桥臂电流参考值。采用准PR控制对桥臂电流进行跟踪以实现H-MMC的恒流充电。均压控制保证子模块电容电压的一致性。基于Matlab/Simulink搭建的预充电对比仿真结果表明所提策略具有充电时间可控、无冲击电流、一致性好的特点。最后,通过H-MMC小型样机验证了所提闭环预充电控制策略的可行性。

电动汽车充放电系统建模与仿真

并网电动汽车既是随机的负荷又是移动的储能元件,其充放电行为对电网的运行有较大影响,而充放电系统的建模是研究电动汽车并网的基础。建立了由电压型PWM整流器和双向DC/DC变换器构成的电动汽车充放电模型;针对电动汽车充电,提出了一种新的控制策略,在恒流阶段采用电流单环控制,达到设定电压值后系统自动切换为电压电流双闭环控制,实现恒流恒压充电。最后,在Matlab/Simulink中仿真实现了电动汽车充放电控制策略,并与单纯采用双闭环控制的恒流恒压充电策略进行了比较。仿真结果验证了充放电控制策略的正确性,并证明了所提出的自动切换的充电控制策略的优越性。

含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略

为了确保全钒液流电池(VRB)储能系统的安全充放电,提出含DC/DC变换器的VRB储能系统的不同充放电控制模式。在建立VRB等效电路并验证其有效性的基础上,提出内环为VRB侧电感平均电流控制,外环为恒功率、恒压、涓流切换控制的DC/DC变换器双闭环策略,并结合DC/AC网侧变换器维持直流侧电压恒定。以VRB荷电状态及端电压为约束条件,提出对应的三阶段安全充放电控制模式。以含DC/DC变换器的5kW VRB储能系统为例,对不同充放电切换控制下的VRB运行特性进行了仿真,并与传统恒定功率无切换充放电控制进行对比,分析了恒功率充放电模式下的控制策略的动态响应能力。结果表明,提出的含DC/DC变换器的VRB不同充放电切换模式能更好地使VRB工作在安全运行区域,且具有良好的充放电动态响应速度。

铅酸蓄电池充电控制策略

铅酸蓄电池以其容量大、寿命长、性价比高、输出电压稳定等优点被广泛应用于各个领域。优良的充电控制策略不仅能缩短充电时间,而且能相对延长蓄电池使用寿命,因此,铅酸蓄电池充电控制策略在其应用过程中占有重要地位,并已取得了长足发展。在现有铅酸蓄电池充电控制策略基础上,对其进行分类和归纳,总结了不同充电控制策略的特点及其应用场合,为铅酸蓄电池充电控制策略研究和工程应用提供参考。

纯电动汽车动力锂电池均衡充电的研究

针对电动汽车动力电池组中单体电池的不均衡将减少电池使用寿命和电动车单次充电行驶距离的问题,设计了均衡充电装置。通过对16节串联电池组的大量充放电试验得到电池电压之间的分散性曲线,并分析了均衡充电的必要性。根据锂电池充电特性,对电池不均衡度进行了数学建模,并提出单体电池SOC(State of charge)相对浓度和伪均衡的概念。均衡充电主电路采用反激变换器完成高频变压器的设计,同时通过软件实现均衡装置的自启动和结束,并采用两点标定法来提高A/D采样精度。最后采用Saber仿真软件和实验对设计进行了验证。结果表明:实现了恒流和恒压控制,并将电池分散性降低了61.86%。

具有原边互感识别功能的恒流恒压无线充电系统开发

为了满足电动汽车电池先恒流后恒压充电的需求,根据补偿网络工作的特性,结合充电安全性的要求,设计了基于LCC-LCC/S混合补偿网络的无线充电系统方案。在恒流充电模式下,副边采用LCC补偿拓扑。在恒压充电模式下,副边采用串联补偿拓扑。在此基础上,针对静态充电技术中容易出现两侧线圈偏移的问题,提出了根据原边逆变器输出电流和互感的内在电路关系自动识别互感值,再移相调节输出的高频电压,从而保持额定充电电流和电压的方法。最后,搭建了恒流输出5 A、恒压输出200 V的无线充电系统样机对设计的系统方案进行验证。实验结果表明,系统可以通过切换副边补偿网络,自动稳定地切换充电模式,且线圈发生偏移之后仍然可以实现额定电流和电压充电。该系统省去了原、副边之间的无线通信,允许两侧传输线圈有较大的偏移量,运行安全性高,电路结构和控制策略简单。

一种用于AMOLED显示驱动芯片的电荷泵设计

基于开关电容系统理论,设计了一种多通路输出的电荷泵,为AMOLED显示驱动芯片中的源驱动和栅驱动电路提供电源电压。使用混合调制模式,根据源驱动和栅驱动的等效负载情况,分别设计相应的环路调制电路,在实现恒压输出的同时,降低VDH纹波电压与电源噪声,提高功率效率。基于0.18μm HVCMOS工艺的仿真结果表明,电路能够获得较小的VDH纹波电压,电源电压在2.6～3.3 V的范围内变化时,功率效率最高可达94.54%。

电动汽车车载充电系统的设计和仿真

在电动汽车控制系统的研究中,针对满足电动汽车高功率因数的充电要求,设计了一种具有功率因数校正(PFC)功能的电动汽车车载充电系统。重点研究了充电系统PFC级平均电流控制的Boost变换器的电压、电流双闭环控制回路的设计方法和DC-DC级双管正激电路恒流回路恒压充电控制的设计方法。利用saber软件对整体充电系统模型进行仿真,并对其性能做出分析,充电系统功率因数相比传统无功率校正功能的充电系统得到显著提高。试验表明,充电系统PFC级很好地实现了功率因数校正和输出电压的预稳,DC-DC级也能够很好地实现恒流恒压充电。方案可以满足电动汽车充电的性能要求,并具有实际应用价值。

基于变结构补偿网络的WPT恒流/恒压充电系统

针对电动汽车充电无线电能传输(WPT)系统的网络补偿技术,研究了一种LCC-LCC/S型变结构补偿网络。通过开关控制,能够将松耦合变压器的原/副边补偿网络由恒流源-恒流源特性,切换为恒流源-恒压源特性,从而实现变化负载工况下的恒流或恒压输出,用以满足动力电池的充电需求。针对变结构切换过程中硬开关能量冲击导致的高电压应力问题,本文提出了根据电流极性切换开关的控制策略,进一步优化了开关切换时序,实现模式切换的平滑过渡。最后搭建一个1 kW等级的实验样机,输入为400 V稳压源、输出为模拟电池假负载;利用定宽定频控制实现了10 A恒流输出及105 V恒压输出,在负载变化扰动下的稳态输出波动较小,且实现了逆变器的零电压开通。通过模式切换暂态冲击实验验证了本文所提方案的合理性。

高分一号卫星电源分系统设计与在轨应用

高分一号卫星是我国第一颗应用大容量锂离子蓄电池组作为储能电源的长寿命低轨卫星,在电源分系统研制过程中,解决了锂离子电池循环寿命、安全性、充放电控制和均衡管理等关键技术。高分一号卫星电源分系统的成功研制,首次实现了大容量锂离子蓄电池组在长寿命低轨卫星的应用,为后续工程提供了技术储备和数据积累,推动锂离子蓄电池组在我国空间电源领域的广泛应用。

无人救助艇无线遥控电池电力推进系统研究与设计

描述了无人救助艇无线遥控电池电力推进系统的系统组成和主要功能,详细分析了应用于本项目的电池技术、无线遥控技术、电力推进技术和监测报警技术的特点,并总结得出采用磷酸铁锂电池组的供电方案。该系统使用数传电台作为无线遥控和监测的通信设备,通过无线手柄和电力推进系统的控制方案可以有效提高船舶的航行性能,通过监测报警系统中的交互界面给用户带了来更直观的体验。本文通过设备制造和系泊航行试验证明了相关理论的准确性与可行性。

电动汽车恒压充电控制系统设计研究

电动汽车性能的稳定性离不开稳定、高效的充电控制技术。采用恒压充电策略对电动汽车充电系统进行电路设计,所设计的充电控制系统采用零电压移相全桥变换器作为直流变换器,并在控制系统中设计了基于电池组端电压反馈的PID控制方式。通过对设计的系统进行建模、软件仿真,仿真结果证实了设计的控制电路能够在电动汽车蓄电池充电时实现对电压的稳定控制。

在线可调的程控光伏储能充电系统

光伏因受光照强度和气候条件的影响电压波动较大,为了适应不同类型锂电池充电需要,设计了一种光伏充电系统,该系统可通过程序控制,采用基于XL6019的恒压恒流充电电路,以STM32F103C8T6作为系统微处理器,由ACS712采集电流信号,通过硬件闭环实现恒流设计,通过上位机的指令控制充电的电压以及恒流值,以适应不同锂电池的充电要求。测试结果表明,该充电系统输出电压在5~20V之间可调,调节误差在1%以内。

基于STM32的数字PI充电控制器设计

针对太阳能光伏系统对蓄电池的稳定充电问题,本文设计了以STM32F103ZET6单片机为主控核心的充电控制器,采用数字PI控制技术进行电压闭环控制和电流闭环控制,使充电装置实现恒压充电、恒流充电和浮充。论文给出了详细的设计过程,包括主电路设计、电压/电流采集电路设计、驱动电路设计以及控制系统的设计。实验结果表明所设计的充电控制器能够在恒压充电、恒流充电和浮充三种充电方式下稳定充电,验证了设计的正确性和有效性。

EPS电源蓄电池在线健康状态估计

在分析蓄电池充电时间与容量之间的相关性的基础上,提出一种基于相关向量机(relevance vector machine, RVM)的蓄电池在线健康状态估计(state of health, SOH)方法,可以实现对应急电源(Emergency Power Supply, EPS)蓄电池健康状态的实时监测,对保证EPS的高效稳定运行和提高系统寿命有重要意义。

民用水下探测器电源设计

该设计是民用水下探测器电源系统设计,控制算法采用线性控制方法中的PID控制,对输出电压进行反馈调节,达到稳定输出电压大小的目的。主体部分是DC-DC变换器电路设计过程,电路设计包含整体的设计思想及控制电路分析设计;在硬件设计基础上实现了控制算法PID参数计算和控制程序编写。最后对设计方案实验验证,验证电路设计的正确性及控制系统的合理性,从而检验系统能否实现对民用水下探测器稳定供电。

用于快速光谱测量的全气候脉冲照明光源的稳压控制

本文简述了在快速光谱测量中所采用的脉冲照明光源的驱动模块。