双向Buck-Boost变换器电压纹波的抑制

随着双向直流变换器的广泛应用,对其输出电压的稳定性有了更高的要求.通过对24 V/12 V双向BuckBoost变换器进行实验,其输出纹波电压远大于理论计算值,在此指出开关器件导通瞬间受寄生参数影响产生的电压振荡、输出滤波电容等效串联电阻产生的差模干扰以及电路的共模干扰导致了电压纹波过大,为此总结了相应的抑制措施,并给...     

具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。     

两级式双向DC/DC变换器的电流纹波抑制

双向DC/DC变换器作为储能电池和直流母线的桥梁,电流纹波问题越来越受到关注。首先分析了双向DC/DC变换器中输入电流纹波来源。由于并网使得输入输出功率不平衡,直流母线上存在二次脉动,若控制上无法有效调节母线电压的脉动,则输入电流会含有二次纹波。而当数字控制的精度不够时,每一次调节都会产生较大的量化误差,该量化误差会造成输入电流中的数字化纹波。针对上述问题,建立了小信号模型并对纹波进行了量化计算,提出了比例积分微分谐振(PIDR)控制并应用了高分辨率脉宽调制(PWM)技术。分析了LLC谐振变换器在并网软启时结电容过大导致的能量反灌问题,搭建s域模型,定量分析了开关管寄生电容对变换器的电压电流的影响,并选用结电容更小的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)解决了该问题。最后搭建了一台2 kW的双向DC/DC变换器,验证了分析和所提策略的有效性。     

一种低输入纹波电流的直流变换器

随着TDD移动通信技术的广泛应用,TDD移动通信设备对通信电源的要求也越来越高。由于TDD设备的负载在持续不断的跳变,TDD通信电源的输入纹波电流会变得很大,这将会加大通信电源输入电解电容的容量,增加整个电源的体积,并使得输入电解电容的温升加大,降低电解电容的寿命,从而降低整个电源的可靠性。提出一种双级拓扑结构,该拓扑前级采用升压电路将输入电压抬升到一个较高的母线电压,后级采用全桥变换器,将母线电压转化为所需的输出电压。前级采用电压外环电流内环的双环控制方法,控制电源的输入电流,使输入电流跟踪输入电压,从而减小了输入电流的纹波。后级采用开环的控制方法,固定全桥变换器的占空比,将较高的母线电压经过隔离变压器转换之后降为所需的输出电压。该拓扑结构具有输入纹波电流小,电源功率密度大、可靠性高的特点。     

开关电源低频纹波的抑制方法

讨论了开关电源中的低频纹波产生的原因,文中对低频纹波的抑制方法进行了分析,并进行了实验验证。     

级联储能变换器直流链纹波电流的抑制策略

储能系统既能作为电源,又可以作为负荷,在微网中起着双向调节的重要作用。随着微网中储能技术的应用,级联多电平变换器作为一种新颖的储能功率调节系统(PCS)开始被广泛研究。级联储能变换器的H桥直流链电流包括直流分量与纹波电流分量,纹波电流分量会对电池储能系统性能产生不利影响。论文首先研究了H桥直流链电流中纹波电流形成的机理,建立了H桥纹波电流电路模型,研究了直流链纹波电流的传输特性与影响因素;在此基础上提出了基于直流有源滤波器(DC-APF)的级联储能变换器电路拓扑,研究了利用直流有源滤波器抑制H桥直流链纹波电流的控制策略,最后通过仿真显示了该方法的有效性。     

多电平均压型直流变换器输入电流纹波抑制策略

多电平均压型直流变换器(MVBDC)在中高压直流变换领域具有良好的应用前景,然而随着电平数的提高,MVBDC中谐振单元数目增加,易引起较大的输入电流纹波,进而影响变换器效率和器件寿命.该文以常见的耦合型和解耦型MVBDC为例,在分析MVBDC输入电流纹波与各级谐振电流之间关系基础上,提出一种输入电流纹波抑制策略.通过调...     

多端口分布式新能源输入低频电流纹波抑制

为实现对分布式新能源输入低频电流纹波的有效抑制,提出了一种应用于分布式新能源发电的多端口两级式DC/AC逆变器及其控制方法,其中输入直流源提供负载功率所需的直流分量,第三端口提供负载交流功率纹波。详细分析了所提三端口两级式逆变器的拓扑结构及其工作模式,讨论了为实现输入低频电流纹波抑制所需的电路关键参数计算方法及系统控制策略。最后通过搭建的95 W原理样机对所提拓扑及其低频电流纹波抑制策略开展了实验验证,实验结果证明该拓扑能够在实现纹波消除的同时获得高质量的输出波形。     

抑制燃料电池单相逆变系统低频纹波的波形控制方法

燃料电池单相交流供电系统中,负载所需两倍于输出电压频率的脉动功率将通过直流侧辐射到燃料电池,从而导致燃料电池输出能量的波动,降低燃料电池系统的能量转化效率,威胁其安全运行,严重影响燃料电池的寿命和稳定性。针对燃料电池分布式发电和电动汽车等单相交流供电系统,采用差分式逆变结构,提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法——波形控制方法。该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式为交流侧提供负载所需要的脉动功率,而平均功率则由直流侧电源提供,有效抑制了燃料电池输出的低频电流纹波。该方法在不增加硬件成本的条件下,保证输出电压质量的同时有效抑制燃料电池输出低频电流纹波。对波形控制方法进行详细的理论分析,并且选取合适的设计参数,从稳态和大范围负载输出动态两方面进行仿真和实验,结果验证了所提出方法的可行性和有效性。该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究与应用。     

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。     

两种分块化PEMFC模型的仿真比较分析

分块化方法是将单片质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)沿阳极和阴极流道划分成15个连续的子模块;然后将每个子模块视为1个独立的PEMFC集总模型,用第n个子模块的输出(即气体摩尔流量和压力)作为第n+1个子模块的输入;最终获得单片PEMFC内部的电流密度分布和膜中水含量分布。基于此建模方法,分别建立了稳态和动态的分块化PEMFC仿真模型。仿真结果对比表明,动态分块化PEMFC模型不仅能预测电流密度分布和膜中水含量分布,还能较为合理地描述PEMFC的动态特性。     

一种大电流、低功耗输出的低频纹波抑制器设计

介绍了大功率开关电源产生低频纹波的原因,提出应用超低压差线性稳压控制器MIC5158设计低频纹波抑制器并以此消除25.5 V/240 A大功率开关电源的低频纹波噪声。在此基础上,为了满足大功率开关电源功率输出要求,采用16个MOSFET并联扩容,利用主/从模式均流法完成16个MOSFET间的稳态均流。对不同的输出电流等级进行实验,实验结果表明:各输出电流等级下,电源低频纹波有效值均满足不超过10 mV的技术指标要求;电源6 kW输出时,纹波抑制器功耗不超过96W。     

质子交换膜燃料电池技术在建筑中的应用分析

阐述了质子交换膜燃料电池和电池堆的基本工作原理和关键组件,提出了PEMFC技术应用于建筑物的热电联供的供能方式。对PEMFC供能的理论效率和实际效率、排放和噪声进行了讨论。实际应用证明,PEMFC热电联供方式具有能量转化效率高和废气排放量少等优点。     

质子交换膜燃料电池混合动力系统测控平台开发

介绍了5 kW高低温质子交换膜燃料电池混合动力系统测控平台的开发。介绍了平台测试系统模式下检测系统工作参数,对燃料电池混合动力系统的性能、建模和优化设计等问题进行研究;在模拟真实系统模式下研究燃料电池混合独立发电系统的动态建模、控制和优化。阐述了配合多能源系统研究动态负载下的进料控制、功率输出稳定性和能量效率优化等问题。介绍了测控平台各子系统的设计和设备选型。     

含光伏阵列及燃料电池的微网建模与仿真

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论分析研究,有必要建立微网的仿真模型.在MATLAB仿真环境下,建立了光伏阵列、质子交换膜燃料电池2种常见微电源的仿真模型,同时结合无差拍(deadbeat)控制的单相并网逆变器,构建了简单的微网模型.算例仿真验证了该模型的有效性和正确性.     

燃料电池发电系统研究综述

主要介绍燃料电池发电系统中关键技术的研究现状。在分析质子交换膜燃料电池动静态特性的基础上,主要介绍燃料电池发电系统的结构拓扑以及常用电力电子变换器拓扑。进一步对现有的能量管理技术包括储能元件的接入以及控制策略的优势与不足分别做了总结。由于燃料电池输出低频纹波会降低其运行效率,并影响使用寿命,对三种常见低频纹波抑制方法:电容滤波法、阻抗插入法和有源滤波法,分析了其原理以及存在问题。最后对燃料电池发电系统研究现状做了总结并展望了其未来的发展趋势。     

适用于光伏/燃料电池发电的组合式直流升压变换器

光伏/燃料电池并网发电系统是目前可再生能源应用领域的重要研究方向,然而上述2类电源的直接输出电压较低,通常需要一高升压变比的直流变换器将其提升到较高电压来供给并网逆变器,但直流变换器的高频纹波电流又会影响上述2类电源的使用寿命和工作效率,针对上述问题提出一种组合式直流升压变换器,给出了该变换器的2种控制方法——互补控制和交叉移相控制,分析了该变换器在每种控制策略时的工作原理和基本特性。通过一台1kW的原理样机,验证了该变换器具有以下特点:较高的升压变比,可以有效降低主开关管的电压应力和输入电流纹波,同时具有较小的输出电压纹波。     

两级式逆变器输入低频纹波电流抑制

两级式逆变器的前级DC/DC变换器输入电流含两倍交流输出频率交流分量,该纹波电流会缩短分布式发电系统中蓄电池、燃料电池等的使用寿命.这里基于电流反向增益交流小信号传递函数,分析了不同控制方式下推挽正激DC/DC变换器输入纹波电流幅值,研究了平均电流控制方式下参数设计方法,采用提出的设计方法,可将输入电流低频纹波减小至5...     

PEMFC膜电极材料退化的研究进展

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透.催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致.     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.