20kJ/s高频高压充电电源

为实现脉冲电容器组充电系统的大功率、小型化、适合野外工作并具有较高安全性能,研制了一台采用全桥逆变器结构和串联谐振电路且输出电压为10 kV、输出平均充电功率为20 kJ/s的高频高压充电电源,介绍了其电源结构、工作方式和电源的系统参数以及实验波形,其中重点介绍了电源的软件和硬件保护功能。针对高压电源要求的高压隔离问题,还介绍了高压继电器和光电隔离系统两项安全措施。实验证明该电源在大功率、小型化、工作安全可靠等方面达到了设计指标。     

三相快速恒流充电系统的实现

为了实现在1s内对50kV,32μF高压脉冲电容器组进行快速充电,充电系统采用了三相L-C谐振恒流充电方式。实验结果表明:这种方式能够实现高电压、大容量电容器组的快速充电。同时,给出了设计及调试过程中应该注意的问题。     

飞机电脉冲除冰电源系统的研究

为了使电脉冲除冰(electro-impulse de-icing,EIDI)系统中的高压储能电容器组高效、安全地充电,研究了一种基于DSP控制串联谐振型拓扑结构的脉冲电源.通过建立不同工作模态时的等效电路,理论分析并推导了电容器组的平均充电电流,同时通过合理设计脉冲电源的工作频率和谐振元件参数,使其工作在欠谐振状态,从而实现在较宽电压范围内的电容器的恒流充电和零电流软开关工作.因此当除冰用传感器检测到机翼表面有冰层时,即可使脉冲电源工作以达到除冰要求.     

软开关高压开关电源研究

分析了一种适用于高压脉冲电容器恒流充电的软开关电路的基本工作原理和影响充电电流的因素 ,提出了一种有效的数字技术恒流控制方案和新颖的软开关保护电路。实际运行结果表明该电源充电精度高、恒流效果好及可靠性高 ,在强电磁放电流为 175 k A和各种短路状态下均能安全可靠工作     

20kV零电流开关的电容器充电电源

研制了高压脉冲电容器恒流充电电源。采用IGBT构成电源的软开关电路和闭环变频的充电控制方式。对输出负载大范围变化引起的谐振频率漂移,采用与之相对应的微调开关时间,保证了变换器开关的零切换,显著降低了导通、关断时IGBT的损耗。充电实验表明,该电源恒流效果好、重复充电精度高、效率高,在短路状态下也能安全可靠地工作。     

高压电容器充电电源的研制

为了满足电磁轨道发射系统中高压脉冲电容器组的快速充电需求,研制了一台采用串联谐振电路的高频-高压电容器充电电源。该电源的输出电压15kV,谐振频率32kHz,平均充电功率为15kJ/s。介绍了其工作原理,并进行了设计实现和仿真分析。实测数据,波形与设计指标一致。实验证明该电源在小型化,可靠性等方面,满足设计指标和实验要求。     

基于时分隔离技术的充电模式的研究

时分隔离技术能有效实现对并联蓄电池组的电气隔离,同时可将组合开关电源对并联蓄电池组充电模式改变为脉冲充电。构建了铅酸蓄电池的充电模型,并对恒流充电和脉冲充电两种充电方式进行技术分析和仿真对比,结果表明,脉冲充电较恒流充电能够有效提高充电效率并优化充电性能,为时分隔离技术的推广与使用提供了重要的理论依据。     

重频脉冲下海洋电火花震源的研制

为满足海洋高分辨率地震勘探的需要,研制了一台储能为2kJ的电火花震源装置.海洋电火花震源系统包括高频高压充电单元、脉冲放电单元和放电电极三部分.高频高压充电单元采用基于全桥逆变和串联谐振技术的恒流充电工作模式,有自触发和外触发两种工作方式,可分别工作在单次和重复频率充电状态,充电速率可达1 kJ/s.脉冲放电单元额定电压5kVDC,额定储能2.5 kJ,最大放电电流为11kA.为实现电晕放电,放电电极的高压电极采用400个电极组合的电极结构.实验表明该震源在30次/min的频率下连续稳定工作.     

一种高功率开关电源控制系统

叙述了基于PhilipsP89C662单片机的高压充电电源控制系统的研制过程。该系统将充电电压分压采样并转换成频率信号,经光纤隔离送入单片机转化后测出。应用可编程逻辑器件增加了系统的硬件灵活性、掉电保存和液晶显示功能;光纤隔离及屏蔽的抗干扰措施保证了控制系统工作的可靠。充电电源控制系统充电电压精度高、操作方便,已在现场稳定可靠运行。     

移相串联谐振高压电容器充电电源谐振参数设计方法及其电流控制策略

针对基于移相串联谐振全桥变换器(PS-SRC)的高压电容器充电电源,提出了谐振参数设计方法和充电电流模糊控制的策略。为了克服串联谐振高压电容器充电电源工作在欠谐振电流断续模式的缺点,通过移相控制使其工作在过谐振电流连续模式下。分析了PS-SRC三种工作模式的特点,推导了其边界条件,基于数值求解方法,对适用于高压电容器充电的工作模式进行了深入的分析,并根据高压电容器充电电源的应用要求,提出了谐振参数设计方法。针对PS-SRC精确数学模型难以推导的情况,提出了采用模糊控制的充电电流控制方案,给出了主要设计方法。最后,通过实验验证了谐振参数设计方法的正确性以及模糊控制实现恒流充电的可行性。     

脉冲充电在光伏系统充电控制中的应用

考虑到光伏发电系统的特点,将脉冲充电方式应用于光伏发电系统充电控制中,提出了一种新的蓄电池充放电控制策略,能够有效改善蓄电池充电过程中的极化现象,实现快速充电,提高光伏电池的输出效率和蓄电池的充电效率。在充放电控制过程中,保证了直流母线电压的稳定,提高了光伏系统对负载的供电质量。通过对蓄电池分组充放电控制,改善了蓄电池长期欠充问题。针对蓄电池的充放电控制技术建立了Matlab/Simulink仿真模型,验证了该控制策略的可行性。     

变负载无线充电系统的恒流充电技术

基于磁耦合共振原理,设计了一套采用平板磁心结构的变负载恒流充电无线电能传输系统。利用等效电路模型分析影响传输功率、系统效率和充电电流的主要因素。根据超级电容恒流充电过程中等效负载电阻动态变化规律,采用不同阻值的功率电阻模拟其充电特性。首先,分析二次侧Buck变换器对充电电流的调节作用,得到占空比与充电电流的关系,采用PI控制算法实现变负载的恒流充电;其次,通过理论分析和仿真实现磁耦合机构参数优化设计;最后,搭建系统实验平台对系统设计方法进行验证。在传输距离为15cm且负载电阻为0.5~5?时,实现29A的恒流充电。当负载电阻为3.2?时,系统效率和传输功率分别为87.7%和2.58k W。     

电动汽车接入直流配电系统的稳定性及虚拟惯量控制

直流配电系统是未来城市配电系统新的发展方向,随着电动汽车的日益普及,电动汽车的充放电将对直流配电系统电压稳定性产生重大影响。首先,建立了电动汽车不同充放电方式下直流配电系统小信号导纳模型,并利用奈奎斯特稳定判据讨论了不同充放电方式下直流配电系统电压的稳定性差异。其次,为提高系统阻尼及系统电压稳定性,提出了电动汽车不同充放电模式的统一虚拟惯量控制方法,并对比分析了引入虚拟惯量前后系统电压的稳定性差异。最后,通过时域仿真算例和实验验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。     

Repetition pulse charging characteristics for homopolar inductor alternator with rectified capacitive load

This paper presents the single pulse charging characteristics of a homopolar inductor alternator (HIA) with rectified capacitive load, and analyzes the relationship between HIA's voltage, HIA's frequency, charging voltage, and charging time. The process of energy conversion in the whole system and the proposed reasonable excitation current control method are also discussed. Experiments are carried out based on theoretical analysis and simulation. Both simulation and experimental results prove the validity and feasibility of the theoretical analysis and the excitation current control. We also prove the feasibility of high‐power and repetition pulse charging supply based on rotating storage. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

纯电动汽车充电机系统稳定性研究

一般纯电动汽车充电机的控制系统基于额定输入电压、充电电流等条件设计,忽略了工作条件变化和元器件寄生参数对系统稳定性的影响.为了保证在充电过程中充电机能够稳定工作和进一步了解充电机系统稳定性的机理,建立基于全桥拓扑结构的纯电动汽车充电机的平均线性小信号模型.依据该线性小信号模型推导出表征充电机特性的关键传递函数.通过MATLAB仿真,研究纯电动汽车充电机在拓扑结构和主要参数确定的情况下,影响其控制环路特性的因素如输入电压、充电电流、输出滤波器等效串联电阻与表征控制环路特性的参数如穿越频率和相位裕度之间的关系,并用实验证明了理论分析的正确性.     

用于电池储能系统并网的PCS控制策略研究

介绍了两级式能量转换系统(Power Conversion System,PCS)的主电路拓扑和数学模型,并对其控制策略进行了研究。为确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命,采用先恒流充电至额定电压后再转恒压充电的二阶段模式。针对充放电分离控制复杂的控制架构,提出了基于电池侧和网侧变流器主从功率控制的统一控制策略。仿真及实验结果均与理论分析一致,变流器动静态性能良好,达到了控制要求。     

蓄电池充放电管理的全过程仿真研究

为了实现蓄电池不同充放电控制策略之间的切换,提出了一种基于蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)实时监测的蓄电池充放电管理的控制方法。在考虑蓄电池的动态数学模型基础上,研究了蓄电池的SOC监测、充放电特性曲线、充放电控制电路、充放电管理策略和电池的分组管理等问题。以蓄电池的SOC作为蓄电池充、放电判断条件,实现了蓄电池进行自主充、放电管理的控制策略。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,通过算例系统验证了蓄电池模型和充放电控制方法的正确性和有效性。研究表明,通过合理的蓄电池充、放电管理及切换,实现蓄电池充放电全过程,为蓄电池组无论作为独立电源还是在微网孤岛模式下与其他间歇性能源相配合使用均提供了一定的理论参考。     

基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计

嵌入式充电桩电磁耦合器是实现充电桩的感应电能智能控制和传输的重要部件,设计充电桩设计的核心。通过对电磁耦合器的优化控制设计提高充电桩电能输入输出的稳定性。提出基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计方法,进行嵌入式充电桩的充电原理分析和系统的总体设计描述。在平板式电磁耦合器基础上构建嵌入式充电桩电磁耦合器电能传输的拓扑结构,基于RFID无线射频识别技术进行嵌入式充电桩电磁耦合器的电路集成设计,采用自适应加权耦合控制进行嵌入式充电桩电磁耦合约束参量的优化控制,提高输出性能。实验结果表明,该系统具有较好的智能充电控制能力,对电动汽车的充电效率较高,提高了智能充电桩的电能传输效率。     

SVPWM矢量合成方式对直流母线充电站漏电流的影响

针对采用直流母线拓扑的电动汽车充电站,为降低成本和损耗而不增加变压器结构时存在漏电流的问题,对无变压器隔离的直流母线充电站漏电流产生的原因进行了理论分析,在此基础上提出了一种无变压器结构直流母线充电站共模漏电流模型。根据提出的建模方法和SVPWM整流器理论,最终给出了共模电压和漏电流的数学描述,并进一步分析了整流器采用SVPWM控制时不同空间矢量合成方式对充电站系统共模电压和漏电流的影响,得到了不同空间矢量合成方式对应的共模电压和电流。最后,通过仿真和实验验证了该模型和矢量合成方式理论分析的正确性。     

基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计

STM32 系列产品是一种超低功耗的 ARM Cortex-M0 处理器内核,基于STM32设计智能充电桩嵌入式控制系统,优化充电桩的智能充电控制能力.首先进行智能充电桩嵌入式控制系统总体设计构架,分析了系统的功能指标,建立嵌入式STM32开发环境.进行系统的硬件电路模块化和集成设计,包括传感器模块、RTC模块电路、时钟电路、STM32主控电路、复位电路以及显示模块.以Linux2.6.32内核为平台,结合STM32嵌入式处理器,采用 8 位和 16 位微控制器进行智能充电桩的嵌入式控制系统的软件开发,实现编译器和汇编器的程序编译,实现系统的软件开发优化.系统调试结果表明,该系统能有效实现智能充电桩嵌入式控制,控制性能可靠稳定.