基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器设计

针对输入电压波动导致大功率超级电容充电装置输出范围窄、控制精度不高的问题,研究了一种基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器。该变换器采用Buck-移相全桥变换器的两级变换,同时具备宽电压调节范围和负载移相全桥变换器软开关的特点。通过分析超级电容的等效电路模型,对直流母线电压控制提出了基于功率环的电压电流双环控制方法,可以快速跟随输入电压变化,保持母线电流平稳,并在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型进行分析。最后,通过在白俄罗斯明斯克公交系统300 kW充电桩上的应用,验证了该设计的可行性。     

宽输入电压的双向DC/DC变换器的研究

为了适应不同光伏发电储能系统直流母线电压,扩宽输入电压范围,设计了一种宽输入电压的双向DC/DC 变换器.该变换器采用级联式拓扑结构,前级由四开关Buck-Boost变换电路构成, 采用脉冲宽度调制的控制策略, 后级由L-LLC谐振变换电路构成,采用脉冲频率调制的控制策略,通过调节前级变换电路的占空比和后级变换电路 的开关频率,达到扩宽输入电压范围的目的.仿真结果表明, 所提出的双向DC/DC变换器的输入电压变化范围为 100~1000V,并具有良好的稳压效果.     

基于电压跟踪的高效率YIG调谐激励器原理与设计

基于电压跟踪方法实现的激励器可高效率驱动YIG器件。电路采用DC/DC变换器和线性恒流源的双级结构,前级DC/DC变换器实现将输入电压高效率转为略高于后级线性恒流源所需电压的中间值电压,后级采用线性恒流源产生高稳定度的电流,并消除前级DC/DC变换器的干扰。在前后级之间采用电压跟踪电路,该跟踪电路根据后级所需电压实时调整前级DC/DC变换器的输出,使其输出的中间电压始终为只比后级所需电压略高的固定值,从而在各种条件下都能获得最佳的激励效率。实验结果表明,该电路不仅适用于宽输入电压范围,而且在不同的负载电流下都可以获得40%以上的激励效率,在常用电压12~15 V,可比传统驱动电路提高效率30%以上,相同尺寸驱动器样品温升大幅降低。     

基于移相全桥的两级式交错并联DC/DC拓扑研究

针对电动汽车的快速、安全、高效充电等热点问题,提出了并联型DC/DC全桥与降压型变换器拓扑相结合的控制策略,利用移相全桥控制技术和交错并联控制技术,实现高频磁隔离功能,提高电流控制性能,提升整个系统效率.详细介绍了两级式DC/DC变换器的拓扑结构和工作原理,前级移相全桥电路通过移相控制实现软开关功能,并降低开关损耗,而后级降压电路可以实现闭环控制,输出固定电压.由此表明交错并联技术能够使输出电流纹波得到有效抑制,从而输出更高功率.本系统基于TMS28335进行软件设计,研制出一台最大输入电压为700 V,输出电压为250～550V的5 kW变换器,验证了所提出控制策略的可行性.     

一种两级式隔离型双向DC/DC变换器的分析与设计

提出了一种两级式隔离型双向DC/DC变换器,该变换器包含一个闭环的前级DC/DC变换器和一个开环的后级LLC谐振变换器。当能量从低压直流母线传输到高压直流母线时,变换器等效为Boost变换器+全桥倍压LLC谐振变换器;当能量反方向流动时,变换器等效为半桥LLC谐振变换器+Buck变换器。通过分析变换器工作原理与设计要点,提出了以效率为目标的中间直流母线电压优化方法,并研制了1台12 V/336 V、1 kW的样机,其优化后的中间直流母线电压额定值为50 V。样机实验结果验证了所提变换器的良好工作性能。     

基于模糊规则的地面式储能系统自适应PID控制

城市轨道交通地面式储能系统采用电压环串电流环的结构,根据直流网电压来控制其充放电。此处对地面式超级电容储能系统DC/DC变换器电压外环控制动态响应速度和稳定性进行了优化研究,利用传递函数分析了牵引网电压、超级电容电压和电感电流变化对电压环电流环性能的影响,结果表明超级电容电压、牵引网电压共同影响充电电压环动态响应速度;其次考虑电压环引入滞环判断,分析由于滞环带来的非线性特性对充电电压环稳定性的影响,结果表明滞环在一定条件下会对充电电压环的稳定性造成影响;在所分析的问题基础上,提出了充电电压环模糊自适应比例积分微分(PID)控制策略,改善了充电电压环动态响应速度和稳定性。     

通信用高频开关整流模块控制研究

针对直流供电系统用高频开关整流模块,前级采用三相桥式整流器,后级采用改进型零电压开关(ZVS)全桥DC/DC变换器。其中前级整流模块电流内环采用引入电压前馈的多重准比例谐振(QPR)并联控制策略,后级改进型ZVS全桥DC/DC变换器采用恒压移相控制。在分析前后级工作机理的基础上,给出了详细的理论分析与参数设计方案。实验结果表明,采用该控制策略网侧电流谐波含量小,后级变换器实现了ZVS且变压器初级输出电流波形质量良好。     

基于分裂电容的超级电容器储能系统研究

针对超级电容器在电力系统的应用,综合分析储能控制器的典型拓扑结构及其特点,采用双向DC/DC变换器作为超级电容器组的升压稳压环节,以解决超级电容器端电压随储能状态大范围变化的问题,提高其的容量利用率;并将两组双向DC/DC变换器串联,以控制逆变环节直流母线的分裂电容电压.同时,引入带重复控制的双闭环控制方法,以提高超级...     

光伏发电系统前级宽输入DC/DC Boost变换器

峰值电流模式DC/DC Boost变换器输入电压范围较宽,适用于两级式光伏发电系统的前级。DC/DC Boost变换器的输入电压较低时,一般采用固定斜坡补偿来保证其稳定运行,低输入电压范围宽时,往往需要过补偿,无法达到设计功率。提出一种动态斜坡补偿的方法,使变换器在较宽输入电压下都能稳定工作且具有较高效率。40 W样机测试结果显示:输入电压在16~24 V的范围内,变换器均能稳定工作。     

基于LLC直流变压器的锂电池正弦波充电技术

传统的锂电池充电设备工作效率较低,主要使用电解电容作为直流母线电容,可靠性较差。针对这些问题,提出一种两级式的锂电池充电机拓扑,前级采用无桥功率因数校正(BPFC),后级采用LLC直流变压器(LLCDCT)。该拓扑具有工作效率高、输出电压变化范围宽、可双向运行等特点。采用基于正弦波充电的功率解耦控制策略,能显著减小直流母线上的电压脉动。使用薄膜电容替代电解电容,提升了变换器可靠性。搭建了一台1 kW的原理样机,实验结果证明了所提拓扑和控制策略的可行性。效率最高达95.94%,直流母线电容容值由470μF下降至22μF,体积减小了约20%。     

Buck-LLC两级DC/DC变换器双环定频控制策略

Buck-LLC两级DC/DC变换器同时具有源级变换器(Buck变换器)宽电压调节范围和负载级变换器(LLC谐振变换器)软开关的优点。当LLC谐振变换器工作于谐振频率点时,LLC变换器效率的提升可补偿前级Buck变换器带来的效率下降,从而使变换器的总体效率得到提升。针对Buck-LLC两级DC/DC变换器,分析了Buck变换器和LLC变换器的工作原理,研究了Buck变换器电感电流和LLC变换器输出电压反馈的双环定频控制策略。最后,搭建了一台样机进行了实验验证。     

悬浮式电容空间用三电平直流变换器拓扑研究

提出一种基于悬浮式电容空间用三电平直流变换器的拓扑,通过增加开关器件和电容箝位功能,降低了开关器件电压应力,有利于变换器工作在更高电压等级。同时给出DC/DC变换器升压和降压工作原理,实现了能量双向流动,并在此基础上完成了悬浮电容电压平衡控制策略,保证了输出电压稳定工作的同时箝位电容电压维持不变。最后搭建了悬浮电容DC/DC变换器实验平台,验证了拓扑的正确性和控制策略的有效性。     

适用于光伏发电的新型交错并联Boost变换器

针对两级光伏发电系统的前级Boost DC/DC变换器,提出一种新型交错并联Boost直流变换器。该新型变换器有两个输入端,即一个变换器可对应两块单体太阳能电池,具有大功率变换的功能。与传统DC/DC变换器相比,该变换器可节省一半的变换器单元,还具有输出输入变比高、开关器件电压应力低和输出电流纹波小的特点。详细分析了该变换器的工作原理,并给出稳态工作性能分析和相应实验波形。最后,通过一台96 W/380V原理样机验证了理论分析的正确性。     

车载辅助DC/DC变换器设计

设计了一种以交错并联Boost变换器和LLC变换电路构成两级型的辅助DC/DC变换器。详细给出两级DC/DC变换器的设计方法,针对宽输入电压范围200-375 V,输出电压为12 V,制作实验样机进行验证。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

用于SC/BA的DC/DC变换器鲁棒建模与控制设计

超级电容/电池(SC/BA)通常用于可再生能源波动功率的抑制,其一般通过双向DC/DC变换器接入直流系统,并控制直流母线电压的稳定。首先建立了一种新型DC/DC变换器的多胞模型,将SC/BA输入电压波动以及负载不确定性纳入鲁棒模型设计;进而采用基于线性矩阵不等式方法的最优线性二次型控制,设计了系统鲁棒最优二次型控制器。实验结果表明,相比传统比例积分(PI)控制,所提控制方法具有良好的鲁棒性,可以保证宽范围输入电压工况下DC/DC变换器输出电压稳定运行,且具备良好的动态性能。     

2 MW有轨电车充电装置研究

超级电容储能作为动力的有轨电车已成为一种新型绿色清洁能源的交通工具。介绍了2 MW有轨电车充电装置的系统结构,具有PWM整流器和BUCK变换器两级变换单元,两级变换单元均可以通过单元并联方式进行扩容,满足大功率应用场合,能够输出较宽范围的直流电压满足超级电容工作电压。MATLAB仿真和试验结果验证了充电装置能够快速、有效地给超级电容充电。有轨电车充电装置已成功应用于工程项目。     

基于功率反馈控制的四并联DC/DC变换器的研制

设计了一种用于沈抚有轨电车的四并联双向DC/DC变换器系统。DC/DC变换器可以通过信号检测系统识别有无接触网来调整工作模式。在有接触网区,变换器为充电模式对超级电容进行充电;在无接触网区,变换器工作模式转换为放电模式释放超级电容储存的电能用于牵引系统和整车使用。在无输出电流传感器的情况下,采样电压反馈控制作为外环,功率反馈控制作为内环,对整个并联系统进行并联均流控制。最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。     

减缓配电网冲击的超级电容储能站充电技术

基于超级电容预储能的城市公交电车充电站可以有效减缓充电站对配电网的冲击。对充电站的超级电容组充电策略进行研究,提出了适用于不同容量和SOC(荷电状态)、特别是在不平衡电网条件下的充电策略。为实现对三相四线制PWM(脉冲宽度调制)整流装置在不平衡电网下输出电压二倍频的抑制及单位功率因数控制,研究了正负序电流解耦控制算法;为保证PWM整流装置输出电容电压均衡,研究了电容电压均衡控制策略;为实现不同负载下超级电容组充电电流的连续性,研究了三电平DC/DC变换器电流闭环控制策略,提出基于超级电容组SOC的充电策略。通过Simulink仿真,验证了超级电容组充电策略的正确性和有效性。     

基于耦合电感的高增益高效率独立光伏逆变器设计

采用DC/DC/AC两级变换结构,设计了一款基于耦合电感的高增益高效率离网型独立光伏逆变器。先将蓄电池电压经过DC/DC变换器升压为360V高压直流,然后再用DC/AC逆变为220V/50Hz的交流电。前级DC/DC电路在传统非隔离型Boost变换器基础上进行了创新设计,引入了耦合电感倍压单元技术,通过设置耦合电感的匝比,使功率开关管在较小占空比下,可以获得高电压增益比,减小功率开关损耗。实验结果表明,所设计的逆变器变换效率较高,可输出高质量正弦交流电。