基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关（ZVS）和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。     

一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器

提出一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器,各端口间均可实现功率双向流动。首先,分析该三端口DC-DC变换器的工作原理;其次,建立变换器稳态模型并分析功率传输特性和软开关特性;然后,对端口间功率耦合原因进行分析并提出硬件解耦方法;最后,通过磁集成降低磁元件数量,并通过仿真和样机实验验证所提三端口变换器硬件解耦的可行性以及磁设计和控制方案的正确性。     

应用于新能源发电的有源钳位隔离型Boost变换器

传统的隔离型Boost变换器需要使用两个及以上的磁性元件,造成磁性元件数量偏多。文章提出了一种新型有源钳位隔离型Boost变换器,该变换器将变压器、输入电感和谐振电感集成在一个磁性元件中,变换器的开关管数量及增益特性与传统的隔离型全桥Boost变换器相同。通过设置原边有源钳位电路,变换器中所有开关管的电压应力不超过变换器的最高输入电压;设置副边谐振倍压网络,变换器实现了整流二极管的零电流关断。最后在一台500 W的样机进行试验,试验结果验证了该变换器的可行性。     

应用于光伏发电系统的高效双路径变换器研究

提出一类具有部分功率处理特性的变换器——双路径功率变换器（DPPC）,利用电压源串联的思想衍生其不同结构,从结构维度定义并推导DPPC的增益和效率特征关系,利用仿真对不同结构DPPC的增益与效率特性进行验证。最后选取最佳升压结构得到的变换器作为实验验证对象,搭建2 kW样机证明该变换器的可行性与高效性。     

三端口LLC谐振型变换器研究

为解决多个变换器引起的能量损耗问题,提出一种三端口LLC谐振型结构的变换器,可实现同时向负载端和储能端供能.建立基波近似(FHA)模型,分析变换器的增益特性.传统的脉冲宽度调制(PWM)策略无法实现宽范围零电压开关(ZVS)技术,现有的脉冲频率调制(PFM)控制策略需要复杂的建模过程.研究中设计了改进的PWM-PFM混...     

非隔离储能型三端口开关升压变换器在光伏系统中应用的研究

提出一种非隔离型三端口开关升压变换器并将其应用到光伏发电系统中.该拓扑综合开关升压网络特性,通过控制3个自由度使端口间具有升压、降压、升降压特性,具有结构简单、体积较小和成本较低的优点.分析其拓扑在不同工作模式下的工作状态来实现系统的功率流动管理,阐述其控制策略来完成不同工作模式间的平滑切换,最后通过仿真和实验验证上述...     

一种用于光储系统的部分功率三端口直流变换器

针对光储系统提出一种三端口拓扑结构,该拓扑通过在基于移相全桥的部分功率变换器上扩展出蓄电池端口,来克服部分功率变换器抗输入扰动能力差的缺点,且蓄电池端口具备功率控制功能,有利于提高光储系统功率密度。首先给出电路建立过程,并给出功率传输的数学描述和小信号模型,给出变换器控制策略。仿真与实验结果表明,变换器的电压稳定性得到提升并实现最大功率点跟踪、充放电控制和负载电压稳定的功能,且在切载时具有良好的动态性能。     

电流畸变时AC/DC双向功率变换器的控制策略

在交直流混合微电网中,通过电力电子接口接入的可再生能源和非线性负载会使交流母线电流发生畸变。因此,要求AC/DC双向功率变换器不仅能可靠变换功率以保证交直流子网功率平衡,而且能抑制交流母线谐波电流。该文基于Fryze-Buchholz-Depenbrock(FBD)功率理论的谐波电流检测法,提出一种可以治理交流母线谐波电流的AC/DC双向功率变换器控制策略。该控制策略在实现交直流子网功率传输及母线电压稳定的基础上,还可以通过AC/DC双向功率变换器治理交流母线谐波电流,保证微电网具有良好的电能质量。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。     

双输入直流变换器的优化设计方法研究

提出一种综合考虑多种工作模式的双输入直流变换器的参数设计方法,使变换器获得最佳的工作性能.以双输入Buck直流变换器为例,给出了具体的设计过程,并给出了实验验证.     

基于最优效率的双有源桥变换器参数设计优化方法

V2G作为一种新的分布式储能模式,能够有效参与电网的负荷平抑、峰谷调节,位置灵活且易于产生巨大的经济效益。双有源桥变换器是V2G中重要的组成部分,具有良好的电气隔离、电能变换能力。然而,在V2G这种功率双向、输出电压范围宽、恒功范围宽的工作场合,双有源桥变换器的设计成为了一大难题。提出一种基于最优效率的双有源桥变换器参数设计优化方法,能够综合频率、器件、功率、磁性器件、控制方法、输出电压范围、输入输出电压匹配关系等优化参数,设计出最优效率的双有源桥变换器。     

移相全桥变换器在电动汽车充电单元中的应用

分析了峰值电流控制模式下移相全桥变换器的工作原理,设计了电动汽车充电单元的串联双闭环控制器。该控制器外环主回路实时获取负载电压与输入参考电压之间的偏差,通过输入PID电压环对输出电压进行调节,其内环副回路实时计算原边控制电流与PID电压环控制输出的偏差,通过输入PID电流环对控制电流进行调节。针对当控制输入信号占空比大于50%后峰值电流变换器系统出现不稳定的问题,设计了一种斜坡补偿方法,并以PIC16F887单片机为核心,开发了一套电动汽车充电控制单元。实验结果表明,所设计的充电控制单元可以满足电动汽车的充电要求,并具有可靠性高、动态响应快、补偿网络易实现以及带宽增益较高等优点。     

一种应用于光伏系统的软开关双向直流变换器

文章设计了带有源缓冲电路的软开关双向直流变换器,在光伏系统高压侧与低压侧能量交换的过程中,该变换器通过有源缓冲电路实现了其开关管的软开关,很好的解决了开关管寄生二极管的反向恢复问题。根据文章理论试制了一台200 W样机。由实验可知,变换器在boost,buck工作模式下均实现了其开关管的零电压开关,有效减少了变换器的开关损耗。与传统双向直流变换器相比,文章提出的软开关双向直流变换器在较大的负载范围内具有最优效率曲线,表现出良好的性能。     

双向CLLLC型DC-DC变换器变频控制方法的研究

CLLLC型BDC能够实现功率双向传输、电压等级转换效率高、正反向都具备软开关等优点,但在传统移相控制时,不能工作在调压模式。文章分析了CLLLC型BDC的运行特性,优化谐振网络的参数,建立了小信号模型,设计了变频闭环的控制算法。实验结果表明,文章所提出控制方法具有很好的调节性能,可以实现软开关,减小了系统的功率损耗。     

Photovoltaic power interface circuit incorporated with a buck-boost converter and a full-bridge inverter

This paper presents an efficient photovoltaic power interface circuit incorporated with a buck-boost converter and a full-bridge inverter. It connects up a solar array to power a utility line. The proposed interface circuit consists of five switches, an input inductor, and LC filters. The buck-boost converter operates at high switching frequency to make the output current a sine wave, whereas the full-bridge inverter operates at low switching frequency of 50–60 Hz, which is determined by the ac utility line frequency; thus, it can reduce the switching losses incurred by the full-bride inverter. In the output stage, a high power-factor is achieved without an additional current controller owing to the input inductor current operatly in a discontinuous conduction mode. Consequently, it has a simple and robust circuit configuration. Operational modes are analysed, and then the validity of the proposed interface circuit is verified through computer-aided simulations and experiments based on a laboratory prototype of 150 W.     

电动汽车的双向DC-DC变换器多模态控制方法

针对当前电动汽车功率控制过程中存在负载跳变抗干扰性能差、响应速度较慢等问题,提出一种应用于电动汽车的双向DC-DC变换器多模态控制方法。文章详细分析了电动汽车双向DC-DC变换器的拓扑结构和升降压控制模式;结合不同工况下的变换器工作状态,分析电压和电流模式控制,得出其电压、电流开闭环函数;利用多模态控制方法,由变换器的功能控制单元下达电压、电流环给定信号来实现功率波动平抑控制;在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明,文章所提出的控制方法能够较好地实现双向DC-DC变换器的功率波动平抑功能,具有稳定性好、对负载跳变抗干扰性能强、响应速度快的特点。     

氢燃料汽车双向DC-DC变换器改进模型预测控制

双向交错并联DC-DC(BDC)变换器是氢燃料电池汽车实现供电可靠性和能量回收的重要设备,采用传统控制方法时BDC变换器面临着响应速度慢、稳定性不高、输出电流纹波大等问题,针对上述问题,本文采用一种带约束条件改进模型预测电流控制方法.该策略针对BDC变换器两种不同工作模式分别建立其数学模型,基于矢量工作原理搭建BDC变换器不同工作模式改进电流预测模型;然后针对模型预测控制过程开关抖动频繁的问题,对成本函数进行优化设计,约束条件中加入控制变量增量;为解决输出电流纹波问题,改进模型预测控制策略通过在线计算开关占空比,得出矢量作用时间,设计成本函数实现控制目标;实验和仿真对比结果显示传统电流控制方法响应时间和电流纹波分别为0.1 s和5 A,改进MPC模型预测控制响应时间和电流纹波分别为0.02 s和1.5 A,实验和仿真对比结果表明带约束条件模型预测电流控制具有更好的动态响应和稳定性能,验证该算法的有效性.     

直流微电网储能装置双向DC-DC变换器参数自适应反步控制

储能装置是支撑微电网灵活运行的关键.包含储能装置的直流微电网高度电力电子化,呈现强非线性特征,且系统参数时变.针对分布式电源功率波动引起的孤岛型直流微电网母线电压波动问题,采用蓄电池作为系统功率平衡装置,基于参数自适应反步方法设计了储能装置充放电控制器.首先,基于戴维南等效模型建立了蓄电池和Buck/Boost变换器组...     

Soft switching bidirectional DC–DC converter for ultracapacitor–batteries interface

In this paper a new soft switching bidirectional DC–DC converter is introduced which can be applied as the interface circuit between ultracapacitors and batteries or fuel cells. All semiconductor devices in the proposed converter are soft switched while the control circuit remains PWM. Due to achieved soft switching condition, the energy conversion through the proposed converter is highly efficient. The proposed converter is analyzed and a prototype converter is implemented. The presented experimental results confirm the theoretical analysis.     

Time delay control for fuel cells with bidirectional DC/DC converter and battery

Transient behavior is a key property in the vehicular application of proton exchange membrane (PEM) fuel cells. A better control technology is constructed to increase the transient performance of PEM fuel cells. A steady-state isothermal analytical fuel cell model is constructed to analyze mass transfer and water transport in the membrane. To prevent the starvation of air in the PEM fuel cell, time delay control is used to regulate the optimum stoichiometric amount of oxygen, although dynamic fluctuations exist in the PEM fuel cell power. A bidirectional DC/DC converter connects the battery to the DC link to manage the power distribution between the fuel cell and the battery. Dynamic evolution control (DEC) allows for adequate pulse-width modulation (PWM) control of the bidirectional DC/DC converter with fast response. Matlab/Simulink/Simpower simulation is performed to validate the proposed methodology, increase the transient performance of the PEM fuel cell system and satisfy the requirement of energy management.     

基于多新息随机梯度算法的网侧变流器参数辨识方法研究

永磁直驱风力发电机(D-PMSG)通过双PWM全功率变流器实现和电网的连接,但在其运行过程中,网侧变流器的参数变化会对其控制性能造成影响,精确辨识网侧变流器参数对于提升发电系统控制性能具有重要意义。文章基于网侧变流器在d-q轴的动态方程,构建了网侧变流器的回归模型,设计了网侧变流器电气参数的带收敛因子的多新息遗忘随机梯度辨识算法,实现网侧变流器的电气参数辨识,并通过仿真实验验证了算法的有效性。