带缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构、降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元两类。带缓冲单元的MIC是由脉冲电源单元、缓冲单元和输出滤波器构成。文中详细介绍带缓冲单元MIC电路拓扑的生成方法,首先介绍缓冲单元的概念以及具体电路结构;给出脉冲电源单元与缓冲单元的级联规则;最后,推导出一系列带缓冲单元的MIC电路拓扑。     

采用交变脉冲电源单元的隔离型多输入直流变换器

多输入直流变换器(MIC)实现多种能源输入,可同时或分时向负载提供能量,具有优先利用能源、简化系统结构及降低系统成本等优点,因此适用于新能源联合供电系统。本文针对输入输出隔离场合,提出采用交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法:根据交变脉冲电源单元组合规则推导出基本隔离型MIC,利用最大功率传输原则确定MIC的控制策略,通过分析开关管的开关时序对基本隔离型MIC进行简化,进而得到多种不同类型的简化隔离型MIC拓扑。本文将详细给出通过交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法,并以将半桥三电平单元与全桥单元组合而成的双输入变换器为例,采用有效的能量管理策略实现两输入源的功率分配,最后通过一个1kW的原理样机验证理论分析的正确性。     

无缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器MIC代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本.MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类,文中讨论了无缓冲单元的MIC电路拓扑的生成方法.首先给出构成无缓冲单元的MIC电路拓扑的基本单元,提出生成MIC时基本单元之间的组合级联规则,由此推导出一系列无缓冲单元的MIC电路拓扑.     

一种新型共直流母线串联型多端口变换器

当前多端口变换器(MPC)已广泛应用于直流电力系统中发、输、配、用的各个环节.共直流母线型MPC通过将多个两端口变换器连接到一条公共直流母线上构成,该类MPC具有模块化、易拓展、组合灵活等优势.此处使用三端口变换器(TPC)代替传统的两端口变换器作为共直流母线串联型MPC的基本模块,将所有变换器新增的双向端口接入一条额外的直流母线,并提出了模块化的均压控制方法,实现模块间的功率交换,以解决模块间输出功率和电压不平衡的问题.仿真和实验结果验证了拓扑及控制方法的有效性和可行性.     

带缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter, MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类。本文将讨论无缓冲单元的MIC的生成方法。首先给出构成无缓冲单元的MIC电路拓扑的基本单元,提出生成MIC时单元之间的组合级联规则,由此推导出一系列无缓冲单元的MIC电路拓扑,最后将生成的结构较复杂的隔离型的MIC电路拓扑进一步简化,并给出简化原则。     

基于储能的多端口电源系统能量管理与控制策略

基于储能的多端口电源系统主要包括燃料电池、超级电容器储能和两组DC/DC变换器单元,根据系统需求设计了各组成部分的结构功能,分析了系统能量管理方案和储能单元的配置策略。燃料电池单元配备单向DC/DC变换器,采用电压电流双闭环控制为负载和超级电容储能单元提供能量;负载动态变化时,通过储能单元及其双向DC/DC变换器,采用滑模控制和分段PI控制相结合的策略,实现能量的快速传递控制,提高系统的输出稳定性。建立系统仿真模型进行分析,验证了多端口电源系统控制策略的有效性。     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于开关电容的三端口DC-DC变换器

三端口直流变换器(TPC)应用于新能源供电系统与电动汽车供电系统,可将系统中原有的多个单向和双向直流变换器在电路结构上实现合并,具有结构简单、成本低、控制灵活等优点。根据TPC的分类和组成规则构建一族含有开关电容、自举电路、BUCK、BOOST电路的高压比三端口直流变换器。形成的新型三端口变换器具有压比高、结构灵活、调压范围广等特点,可以很好地应用在新能源发电应用系统中。最后对提出的新拓扑进行理论分析和实验验证。     

基于储能的双向DC/DC变换器电源系统控制策略

以燃料电池、超级电容器和DC/DC变换器为核心构建了多端口电源系统,分析了各组成单元的结构功能和能量管理方案。针对基于超级电容器储能的并联双向DC/DC变换器,建立了数学模型,提出了融合分段比例积分(PI)调节和滑模控制的智能控制策略,基于电压、电流的双闭环控制策略,实现了并联双向DC/DC变换器的均流控制、能量快速传递控制和超级电容储能单元电压的稳定控制。根据系统需要,设计了变换器的电路元件参数,实验分析验证了基于储能的并联双向DC/DC变换器系统的智能控制策略的有效性。     

一种三端口高增益DC/DC变换器

针对含储能单元的新能源发电系统中,单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器之间能量转换次数多,结构复杂等问题,提出了一种三端口高增益DC/DC变换器,该变换器集成了一个单向供电端口、一个双向储能端口以及一个负载端口,可实现任意两电气端口之间的一次电能变换,其具有输入输出高电压增益、开关器件电压应力低等优点。最后搭建了一台额定功率为320 W的实验样机,验证了理论分析的可行性。     

电动汽车用三端口Buck&Boost变换器的能量管理策略

在电动汽车供电系统中,采用一个多端口直流变换器(Multi-Port Converter,MPC)代替原有的多个单输入直流变换器,可简化系统结构,降低系统成本。本文采用三端口BuckBoost变换器构建电动汽车供电系统,详细分析了系统的五种工作模式,根据每种工作模式的工作特点提出了相应的控制策略,实现了系统功率的合理分配和模式之间的自由切换。研制了一台1kW的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性和能量管理策略的有效性。     

一种新型多端口新能源发电模拟电源装置

正近日,国家知识产权局公布专利"一种新型多端口新能源发电模拟电源装置",申请人为合肥科威尔电源系统有限公司。本发明涉及一种新型多端口新能源发电模拟电源装置,包括串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器;所述的DC/DC变换器包括用于光伏电池模拟功能的第一DC/DC变换器、用于储能电池模拟功能的第二DC/DC变换器、用于     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。     

基于多端口DC/DC变换器的电池储能系统软启动控制策略

为平抑分布式电源输出功率的波动,通常需要配置一定容量的储能。介绍了一种可接入多电池组的多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)储能系统,对其拓扑结构及工作原理做了简单分析,研究了各端口的控制方法和启动模式选择。由于单个DC/DC端口的启动投入,会对整个储能系统产生巨大的暂态扰动,直接威胁储能系统的稳定运行,为此重点研究了该MPC储能系统的软启动方式。通过电路等效和公式推导,对松弛端口软启动电阻的优化选择和功率端口软启动初始占空比的设定进行了详细分析,并开发了一台输入电压100~140 V,输出电压240 V,额定功率3.6 kW的三端口DC/DC实验样机。通过实验,验证了所提软启动方式及相关控制策略的有效性,为多电池组MPC储能系统各端口稳定、灵活的投切提供了解决方案。     

电流馈入双向DC/DC变换器综合方法初探

本文探讨电流馈入双向DC/DC变换器的综合方法，首先运用对偶原理从电压型变换单元推导电流型变换单元，将任一电压型变换单元与任一电流型变换单元组合构成电流馈入双向DC/DC变换器。以其中一个电流馈入双向DC/DC变换器为例，进行理论与仿真研究。     

双向对称LLC谐振型DC/DC变换器设计及控制

随着经济的发展和技术进步,配电网中负荷的类型日趋多样,其中直流负荷所占的比重不断增大,同时分布式电源尤其是直流分布式电源使用也越来越广泛,AC/DC/AC型拓扑的电力电子变压器(PET)成为关注的热点。其中,隔离级双向DC/DC变换环节是影响PET整体效率和功率密度的关键环节,有必要对其展开深入研究,应用较为广泛的隔离级双向DC/DC变换器主要为双有源桥(DAB)变换器和LLC谐振变换器。这里介绍了一种基于Buck-Boost和双向对称LLC谐振型的DC/DC变换器,阐述了该型DC/DC变换器的启动策略及运行控制策略,并对该拓扑及其控制策略进行了研究,通过试验验证了主回路拓扑参数设计的正确性及控制策略的有效性。     

一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器

直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modular multilevel DC/DC converter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。     

非隔离双向四端口直流变换器及其控制策略研究

针对多端直流输电系统中的潮流汇集、分配以及电压变换需求,提出了一种基于双向buck+boost变换器的非隔离双向四端口直流变换器。所提出的直流变换器只需经过DC-DC单级升降压变换,提高了变换器的效率和功率密度;相对于传统多端口变换器通过公共交流母线或公共直流母线连接的方案,该变换器无需采用母线电容和交流变压器,降低了变换器体积和成本,提高了系统可靠性;该变换器中任意一个输入到输出端口之间均构成一个双向buck+boost变换器单元,各个单元在功率回路不存在相互耦合,控制更易实现。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了四端双极柔性直流输电系统仿真模型,对直流变换器潮流分配和电压变换功能进行了仿真分析,并研制了双极四端口直流变换器原理样机,进行了相应的动模实验验证。仿真和动模实验结果表明,该直流变换器能够有效实现直流潮流分配和电压变换功能。     

基于FSBB变换器的直流微电网SOC平衡控制策略

针对直流微电网工作时易出现储能单元SOC不平衡的现象,提出一种基于四开关BuckBoost(FSBB)变换器的直流微电网SOC平衡控制策略。使用四开关Buck-Boost变换器替换双向DC/DC变换器与蓄电池相联,既保证功率可以双向流通,又提高储能单元动态响应能力和抗干扰能力;设计了一种基于储能单元SOC平衡的改进下垂控制策略,将蓄电池SOC函数与下垂系数相结合,使各储能单元在充放电过程中按SOC值分配输出电流,实现储能单元SOC平衡和单元间电流合理分配;同时负载跳变时保持母线电压稳定,实现不同模式的平滑切换与功率分配,且无需互联通信,降低系统设计成本。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

一种多工况高增益多端口DC/DC变换器

针对含储能单元的新能源发电系统,提出一种多工况高增益多端口DC/DC变换器,所提变换器集成了一个单向供电端口、一个双向储能端口及一个负载端口,可实现任意两电气端口之间的一次电能变换,其具有输入输出电压增益高、各工况切换平滑、开关器件电压应力低等优点。首先分析所提变换器的工作原理,然后推导出变换器的性能特点,最后搭建一台额定功率为600W的实验样机对理论分析进行实验验证。