基于扩展移相的ISOP-DAB变换器混合优化控制方法

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合,为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能,本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型,通过拉格朗日优化算法获取电流应力最优的相移组合,并结合虚拟电压均衡控制方案,以应对负载突变或输入电压扰动状态,同时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后,将混合优化控制方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化,提高能量传输效率,同时也显著地改善了变换器在扰动情况下的动态特性。

混合储能系统载波移相充放电控制策略

为了提高混合储能运行的安全性和灵活性,确保储能模块的均衡性和一致性,首先针对电磁发射负载复杂的运行特性,设计了一种混合储能分组级联拓扑结构,详细介绍了其工作原理和4种运行模式;然后,开展了针对混合储能分组级联拓扑的载波移相充放电控制的研究,分别结合锂电池充电模式、超级电容充电模式以及电磁发射驱动模式,研究了载波移相策略的应用方法和充放电策略;最后,针对上述3种模式分别进行了试验,验证了载波移相策略的可行性以及在锂电池模块故障状态下瞬时旁路的功能,同时证明了该策略具有提高系统灵活性、保持各锂电池储能模块均衡性和一致性的优势特点。

适用于直流微网系统的新型双向三端口变换器及其控制策略

在传统分布式新能源并网接口中增加储能装置作为第三端口,可有效改善因分布式新能源强不确定性和随机性等特征引发的输出功率波动问题。为此提出并研究了一种适用于高升降压比直流微网系统的新型非隔离双向三端口变换器及其控制方法。通过集成双有源半桥变换器和非隔离双向Buck/Boost变换器,实现了三个端口中任意两个端口之间功率的双向传输。详细分析了所提新型变换器的工作原理、变换器输出特性以及控制策略,通过移相+脉宽调制控制方法,实现了宽范围的电压调节和各端口间功率的平滑切换。搭建了一台1 kW的试验样机,验证了所提出的新型三端口变换器及其控制方法的可行性和有效性。研究结果对于提高分布式新能源接入稳定性具有理论指导与工程实践借鉴意义。

混合级联多端直流暂态过电压机理及抑制措施

混合级联多端直流采用常规直流与柔性直流混合级联的新型拓扑结构,为我国远距离、大容量、多落点的能源传输提供了新模式,但常规直流与柔性直流之间的交互作用也引发了新问题。该文首先揭示实际受端电网交流电压恢复特性导致混合级联多端直流暂态过电压机理以及低端模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)闭锁风险;然后分别从送受端两个方面,提出降功率运行、改进送端移相策略和提升MMC有功功率传输极限等暂态过电压抑制措施。最后,基于PSD-PSModel软件,搭建送受端电网机电暂态和混合级联多端直流电磁暂态的混合仿真模型,仿真验证理论分析的准确性和抑制措施的有效性。

三电平双有源混合全桥DC-DC变换器最小回流功率控制

三电平双有源混合全桥(H-TLFB)DC-DC变换器通过引入三电平桥臂提高输入电压范围.针对该变换器在传统双重移相控制下具有较大的功率回流、较高的电流应力等问题,提出一种最小回流功率控制策略.首先分析H-TLFB DC-DC变换器功率传输特性,比较变换器在两种不同工作模式下回流功率值的大小,并根据回流功率与电压比、移相比、传输功率的数学关系,计算出回流功率达到最小时对应的最优移相比,并设计相应优化控制策略.与传统双重移相控制策略相比,最小回流功率控制策略下的回流功率可以在全功率传输范围内达到最小值,并且在一定的电压比范围内,回流功率、电流应力可以同时得到优化.最后,通过实验验证设计控制策略的正确性和可行性.

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。

优化电流应力的双有源桥变换器混合移相控制

针对传输功率和输出电压变化的情况下,双有源桥难以实现全范围内电流应力优化的问题,提出一种混合移相控制方法,能够对全范围内电感电流有效值进行改善。首先在统一移相控制(UPS)的基础上,建立基波等效电路;然后进行矢量分析,得到不同电压和功率范围内最小电感电流的实现方法,并对混合移相控制中功率边界条件进行推导;最后通过实验对比验证了所提控制方法的有效性。

一种大功率厚膜混合集成DC/DC变换器设计

现有厚膜混合集成DC/DC变换器的最大输出功率仅为150 W,针对输出功率无法满足工程使用需求的问题,开展大功率厚膜混合集成DC/DC变换器技术研究。采用带次级同步整流的移相全桥拓扑结构,详细阐述了反馈控制电路、磁隔离驱动电路、同步整流控制电路等设计关键点的实现方式。研制了一款500 W厚膜混合集成DC/DC变换器试验样机,将厚膜混合集成DC/DC变换器的最大输出功率由150 W提升至500 W,最高功率密度由100 W/in^(3)提升至167 W/in^(3),试验结果验证了整体方案的可行性。

单级高增益LED驱动电路和融合可见光通信调制的控制策略

针对传统通信射频放大器存在成本高、效率低等问题,提出一种单级AC-DC高增益降压LED驱动电路和融合可见光通信调制的控制策略,满足低压输出的LED照明和可见光通信场合。提出的单级电路由结合开关电容网络的低纹波降压Cuk电路和同步整流Buck电路集成。融合可见光通信调制的控制策略以通信二进制相移键控技术为理论基础,通过调节输出电流平均值控制LED照明水平,利用输出电流纹波相位变化实现数据通信调制。对提出的电路和融合控制策略进行详细分析,进行电路关键参数设计。最后通过计算机仿真验证,并研制一台输入185~265 VRMS、恒流输出1A/25W的实验样机。仿真和实验结果表明,电路获得了较高降压增益,实现了融合LED照明恒流控制和可见光通信调制功能,验证了所提出的电路和融合可见光通信调制控制策略的有效性。

分数阶移相全桥变换器的动态混合补偿器设计

为解决并联分数阶移相全桥变换器中普遍存在的电流不平衡问题,对电路元件差异进行分析,发现漏感和变压器变比是导致电流共享控制误差的主要原因,因此设计了一种动态混合补偿器,通过调整各模块的占空比来有效降低电流共享控制误差。并通过仿真试验进行验证,结果显示,即使元件差异高达20%,在半载和满载情况下,该方法仍能显著减小电流共享控制误差。

全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略

基于全桥LLC谐振变换器提出了一种新颖的混合式控制策略。该控制策略结合了变频控制和定频控制的优点,电路简单,只需要一个控制芯片。在混合式控制策略下,全桥LLC谐振变换器能够工作在变频模式和移相模式,在全负载范围内实现开关管的ZVS而不需要辅助电路,整流二极管工作在ZCS状态因而其电压应力仅为输出电压,开关频率变化范围窄,因此适用于宽范围输入电压应用场合。本文对全桥LLC谐振变换器的工作原理以及工作特性进行详细分析,给出混合式控制策略的具体实现方案,并通过一台250～500V输入、3kW的原理样机验证了该混合式控制策略的可行性。

光栅相移空间光桥接器研究

设计了适用于相干光接收系统的新型2×2的90°和180°空间光桥接器。其主要由4片光栅和可进行精密位置控制的移动器所组成,光栅衍射实现信号光和本振光的分光和合成,光栅的相对位移产生所需的相移。其具有体积小、重量轻和宽光谱使用的特点,和传统的2×2的90°空间光桥接器相比,更是具有不必损失50%能量的优点。

感应加热电源的PWM-PFM控制方法

叙述了一种电压源供电的串联感应加热负载的PWM PFM混合控制方法 ,并给出了实现的方法和实验电路。这种方法具有功率调节范围宽、频率变化小的优点 。

一种移相控制混合型LLC谐振变换器

分析了移相控制混合型LLC谐振变换器的工作原理,研究了其工作特性。研究结果表明,变换器在实现开关器件软开关保证效率的同时,具有较宽的输出电压范围。搭建了样机进行实验验证,实验结果表明变换器实现了初级开关管零电压开关(ZVS)开通、次级二极管零电流开关(ZCS)关断,并拥有近3倍的输出电压范围,验证了该方案的可行性。

数字物理混合仿真系统的建模及理论分析 (二)接口、稳定性与相移分析

基于混合仿真系统的离散动态模型,分析了混合仿真系统稳定的判据。在一个典型的一阶电路中,推导了混合仿真系统无直流稳态误差的条件,并设计了使混合仿真结果与真实解一致的接口算法。分析了步长和接口延时对混合仿真结果相移的影响,推导了相移的近似表达式。仿真步长等于接口延时的2倍时相移最小。通过仿真比较了不同接口算法和积分算法的效果,并验证了理论分析得到的结论。

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10^(-6)条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。

基于移相变压器的PSS/E混合仿真

针对电力系统动态仿真中某些模型和参数不准确问题,提出用移相变压器模型注入实测数据来等效某部分电网,即将实测与仿真结合起来,以大型仿真软件PSS/E自带的IPLAN为二次开发平台,进行电力系统混合仿真。以6机23节点系统为算例,首先对全网动态仿真以获取实测数据,然后实施混合仿真,结果表明该方法正确可行。

混合动力汽车DC/DC辅助电源轨迹规划及双积分滑模控制

针对混合动力汽车低压辅助供电系统的应用要求,提出一种既能满足输入电压范围宽,又能实现给低压蓄电池进行合理充放电控制和能量管理的车载DC/DC辅助电源控制策略。在研究蓄电池三段式充电特性、各种工况及工作模式对DC/DC的要求和证明车载辅助供电系统微分平滑的基础上,提出了融合效率曲线、电流变化率与能量管理的多目标轨迹规划算法。为满足系统输出微分平滑的前提,即输出电流能快速准确跟踪参考电流,提出适合电流内环的双积分高阶定频准滑模控制算法,给出了数学模型和控制器设计方法。最后,搭建了系统仿真模型、工程样机及实验平台。仿真与实验结果及工程应用证明了所提DC/DC辅助电源控制策略的有效性和可行性。

组合混联式充电电源及其功率均分策略研究

为适应大容量和模块化充电电源发展的需求,提出一种基于串并混联结构的充电电源,它由4个改进的移相全桥电路模块构成。该充电电源采用先恒流后恒压的两段式充电方法,控制器则采用电流环和电压环并联切换的结构,同时引入一种外环控制加平均电流的功率均分策略,并根据频域分析法设计了均流和均压控制器。最后,设计了一套2并2串的实验样机。实验结果表明,采用该充电电路拓扑和控制策略,输出电流和电压的不均衡度均小于5%,很好地验证了分析及设计的正确性。

一种差动光栅空间光桥接器

提出了一种利用差动光栅实现空间光桥接器的方法,设计了可用于相干光探测系统的新型2×2的90°、2×2的180°和2×4的90°空间光桥接器,其中2×2的90°、180°空间光桥接器主要由差动光栅构成,2×4的90°空间光桥接器主要由差动光栅和偏振分束器构成,其具有体积小、重量轻和易于小型集成的优点,在激光相干通信和激光雷达领域有潜在应用。