基于DSP的燃料电池车用双向DC-DC变换器的研究

给出了燃料电池电动汽车动力系统配置方法,提出一种适合车用的大功率双向DC-DC变换器主拓扑结构,详尽分析了其工作原理。为了达到能量的双向平滑流动,提出一个状态切换逻辑单元来实现有效控制,并给出具体的切换方法。设计了一台额定功率为5kW的双向DC-DC变换器装置,系统采用高速高性能微处理器DSP-TMS320F243作为控制核心,对电路参数的设计和元器件的选择做了详尽的阐述。实验结果证明系统具有优良的性能,可以有效应用于电动汽车和分布式电站以及储能系统等领域。     

大功率DC-DC变换器的设计

针对DC-DC变换器应用于大功率输出储能系统的场景,提出应用基于降压-升压电路的多级交错并联拓扑结构.针对多台DC-DC变换器并联运行的场景,提出应用下垂控制技术.在此基础上,设计了大功率DC-DC变换器.通过测试验证,所设计的大功率DC-DC变换器满足大功率输出的要求.     

基于群特性分析的DC-DC变换器级联系统稳定性判据

电力电子变换器级联的稳定性分析是一个尚未解决的问题,线性电路的阻抗匹配规律不适合开关电路级联系统的分析和研究。为此,论文尝试将研究对称性的基本理论——群论引入到DC-DC变换器级联系统的分析中,试图根据DC-DC变换器级联系统的物理结构,定义基本DC-DC变换器级联系统的群集合,探讨它们的群特性,揭示群特性与级联特性之间的联系及物理意义,由此初步提出一个基于群特性分析的DC-DC变换器级联系统的稳定性判据,为解决DC-DC变换器级联的问题提供一个新的数学工具。     

新型模块化高压大功率DC-DC变换器

针对高压大功率场合下的直流电压变换需求,提出了一种新型模块化DC-DC变换器。该变换器开关频率低、损耗小,内部无线圈,结构简单,采用模块化设计易于扩展,且控制方式简单,适用于电压等级高、传输容量大的直流输电场合。分别设计了单向DC-DC变换器和双向DC-DC变换器,阐述了2种变换器拓扑结构、工作原理以及控制方式,并通过对比介绍了新型变换器的优势。PSCAD/EMTDC环境下的仿真实验表明,新型DC-DC变换器可以很好地实现直流变压功能,直流电压电流波形理想。     

DC-DC变换器控制方法研究现状

全面介绍了现代控制理论及智能控制方法在ＤＣ－ＤＣ变换器中的应用,简要分析了各种控制方案的优缺点,并展望了ＤＣ－ＤＣ变换器控制的发展趋势。     

基于燃料电池的电流注入隔离型DC-DC变换器的比较

本文以燃料电池应用为背景,分析了三种电流注入隔离型DC-DC变换器的损耗模型,用Mathcad仿真对电路的损耗作了定量计算与比较,并分析了引起这些损耗差异的原因。     

一种双向DC-DC软开关变换器拓扑的分析

本文针对在线式UPS中具体的实用性需求,提出了采用双向变换器代替DC-DC升压变换器和电池充电器的新方案。文章详细分析了双向全桥软开关DC-DC变换器的基本工作原理,并对相关元器件进行了设计阐述了实现软开关的方案,并进行了实验验证。     

DC-DC Boost变换器混沌运行仿真及实验研究

DC-DC boost变换器是开关变换器中最常用、最基本的电路，其丰富的非线性行为为研究混沌现象提供了便利。该文以Boost变换器为研究对象，分别就参数控制和外加混沌信号控制两种行为进行仿真和实验研究。参数控制演示了Boost变换器由单周期通向混沌运行的演化过程；外加混沌信号控制时，为了得到较好的输出特性，该文加入了电流负反馈，实验基于DSP数字控制，分别研究了变频混沌控制与变幅混沌控制两种情况。以上实验结果都证明了混沌控制对于降低DC-DC开关变换器EMI十分有效。     

基于超级电容的双向DC-DC变换器控制研究

针对轨道交通1 500 V系统再生制动能量利用,研究了基于超级电容储能的输入串联多相并联双向DCDC变换器的控制及其系统能量管理策略。采用输入串联、多支路并联的拓扑结构降低了功率器件电压应力和电流应力及减小了无源滤波器件的体积,同时降低了1 500 V系统对储能元件超级电容的耐压及模组均压控制的要求,使得系统的可靠性更高。针对该拓扑结构的特点,结合工程实际应用,考虑超级电容容值参数差异性及大内阻的特点,以超级电容的能量利用最大化为优化目标,对其充放电过程中超级电容电荷状态误判及系统输入输出侧均压控制策略进行了优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

DC-DC变换器混沌PWM原理及频谱特性分析

常规脉宽调制(PWM)的输出波形在载波频率及倍频周围含有较高谐波成分，本文基于混沌理论提出了一种新型PWM原理——混沌PWM(CPWM— Chaos-based PWM)，其三角载波信号的频率按Logistic映射函数规律变化，从而改变其谐波的频谱分布，使谐波连续均匀分布在较宽的频带范围内，抑制了由谐波引起的电磁噪声。将CPWM应用于DC-DC变换器，结果表明其电流、电压谐波幅值大大减少。     

燃料电池车用大功率DC/DC控制系统的研究

燃料电池发动机是燃料电池汽车的主要动力源,具有节能与环保的优点,但同时也存在输出特性软,动态响应时间慢,以及变工况适应性差的不足。DC/DC变换器可以弥补燃料电池发动机的上述缺点,实现对整车能量流动的控制,是燃料电池电动车(Fuel Cell Electric Vehicles,简称FCEV)的关键零部件之一。研制的90kW DC/DC变换器采用了输入输出复合切换控制方法,能够根据整车控制器的要求,满足在各种工况下的稳压、稳流输出,同时还具有响应快,转换效率高的特点。该变换器已装载于国内多台FCEV中,零故障累计运行6万多公里。     

Power Conversion System Strategies for Fuel Cell Vehicles

PowerConversionSystemStrategiesforFuelCellVehiclesKaushikRajashekara(FellowIEEE;DelphiCorporation,MailCodeERC12 D35,P.O.Box9005,Kokomo,IN46904 9005,USA)Abstract:Powerelectronicsisanenablingtechnologyforthedevelopmentofenvironmentalfriendlyfuelcellvehicles…     

一种适于燃料电池发电用高增益Boost变换器

针对燃料电池等低电压微型电源的特点,研究了适于燃料电池发电用低输入电流纹波、高电压增益Boost变换器。该变换器是在传统两相Boost变换器结构的基础上引入中间储能电容,采用互补控制方法控制两个主开关管,其主要特点是:具有较高的电压增益,同时可有效降低功率开关管和二极管的电压与电流应力;根据电路中所采用开关占空比的大小来合理设计两个电感的感值,可以实现零输入电流纹波。文中详细分析了电路的运行原理及其稳态特性,最后通过实验验证了该拓扑的正确性和有效性。     

燃料电池电动汽车用功率斩波器快速控制原型设计

介绍了燃料电池电动汽车动力系统中DC／DC斩波器的工作原理,并对其控制算法进行分析。通过Simulink／Stateflow工具箱建立相应快速控制原型,生成适合DSP的自动嵌入式代码,完成燃料电池电动汽车用DC／DC斩波器控制算法设计。仿真结果表明,基于Simulink／Stateflow的快速设计原型并生成代码的开发方法加快了工程进度,提高了代码的稳定性。     

燃料电池供电系统用新型升压变换器的研究

提出了一种新颖的适用于燃料电池供电系统的升压变换器——开关电容交错并联高增益Boost变换器,并对其工作原理进行了详细分析,给出了控制框图。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑结构不仅输入电流纹波减小,而且在相同的占空比下实现了更高的电压增益,开关器件的电压应力得以减小。因此,新拓扑结构非常适合应用于低压输入、高压输出的场合,如燃料电池供电等系统。最后,进行了动态仿真和分析,验证了理论分析的正确性。     

基于单谐振支路的多电平均压型DC-DC变换器

提出一种基于单谐振支路的多电平均压型DC-DC变换器通用型拓扑及其简化拓扑。在该拓扑结构的基础上,给出顺序控制和循环控制两种控制策略,并分别对这两种控制策略下的变换器工作原理进行分析。所提出的拓扑结构具有单谐振支路、开关器件少、控制策略简单的优点,并且所有开关器件均可以实现零电流开关,所有直流支撑电容均可以实现电压自平衡。最后,通过实验验证了上述拓扑及其控制策略的正确性和有效性。     

一种用于燃料电池发电系统的前级DC/DC变换器

针对燃料电池并网发电系统对前级DC/DC变换器的要求.提出并研究了由Boost和推挽正激变换器(Push-Pull Forward Convener,简称PPFC)组合而成的两级式DC/DC变换器.由于推挽正激变换器工作于最大占空比,开关管和输出整流管电压应力小,有利于变换器的优化设计.分析了该变换器的工作原理,给出了电路关键参数的设计.500 W样机试验验证了该设计的可行性.     

燃料电池汽车用DC/DC变换器的控制策略及仿真

结合燃料电池汽车的特殊应用场合，提出了一种结构简单、转换效率高的DC／DC变换器，针对这种特殊的DC／DC变换器及应用控制要求，得出一种旨在完成功率流分配的基本控制方法。     

高效燃料电池发电系统前级DC/DC变换器

燃料电池产生的直流电能随负载变化很大,为了在用户端得到稳定可靠的电能,必须加入功率调节环节.采用移相全桥ZVS DC/DC变换器作为一个5kW燃料电池分布式并网发电系统的前级变换器.介绍了主要的设计思路,然后以提高DC/DC变换器的效率为目的,进行了损耗分析.最后,在实验样机上验证了理论分析和设计的正确性.     

复合控制型低纹波PWM AC/DC-DC变换器

在PWM AC／DC-DC变换器中,通常采用大电容滤除前级整流产生的纹波。但在某些应用场合,滤波电容不能太大。如果只用较小的电容滤波,变换器输出电压的纹波较大。本文提出了前馈及局部负反馈控制方案,即利用变换器直流中间环节的纹波移相控制芯片UC3875的移相角,使输出电压产生与采用这种方式前反相的纹波,调节这种纹波的幅度就可以减小输出电压纹波,在此基础上,本文增加了局部负反馈环节,进一步降低纹波。仿真和实验结果表明了方案的可行性。