经济型储能变换器及其在微电网中的应用

提出一种适用于微电网的经济型储能并网变换器拓扑,功率元件数目和功率等级要求进一步降低,且能兼顾储能电压较低的特点,并对其工作原理及定功率控制方法进行了介绍。建立了包含经济型储能变换器的微电网模型,并通过仿真证明了该变换器对微电网电压和频率稳定性的支撑作用,通过实验证明了该变换器定功率控制的有效性。     

开关变换器功率电感磁损建模及应用

以Buck、Boost变换器为例,根据磁损分离模型理论和开关变换器电路工作特征,提出一种简化的功率电感磁芯损耗计算模型。无需依赖任何磁性材料系数,仅利用一组正弦激励磁芯损耗数据就可预测Buck、Boost变换器在不同占空比下的磁损。该模型可有效体现不同因素对磁损的具体影响,通过实验测试数据验证了所提计算模型的正确性。     

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用在电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。     

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用于电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。     

磁集成技术在Class E变换器中的应用

Class E变换器结构简单,变换效率高,有良好的发展前景。本文将磁集成技术应用到隔离型Class E变换器中,减小磁性元件的体积、重量、提高变换器的功率密度。本文详细分析了利用变压器漏感以及采用独立绕组两种磁集成方案,在此基础上,制作了输入12V,输出功率21W,输出电流0.43A的原理样机,通过实验验证了磁集成方案有效性,从实验结果可以得出采用磁集成技术后,变换器中磁件的体积和重量明显降低,且变换器的效率有所提高。     

直接功率转换在单级PFC AC-DC变换器中的应用

本文对现有的应用直接功率转换(DPT)技术的单级PFC AC-DC变换器进行了深入的分析和综合．阐明了它们的直接功率转换的机理和实现方法。分析表明．应用DPT技术不仅可以有效地降低单级PFC AC-DC变换器的直流母线电压．也较大地提高了效率．使其在小功率的应用中具有更大的前景。     

新型开关磁阻电动机功率变换器的研究与设计

通过对两种常用的四相开关磁阻电动机（SR）功率变换器主电路的分析,给出了新型功率变换器主电路。结合5．5kW四相SR电机调速系统的研制实践,通过增加DC／DC变换器提高放电电压加速绕组放电、改善电流波形、提高输出功率。最后给出实验结果。     

锁相技术在开关型DC/DC变换器中的应用

本文介绍了锁相技术在电流控制两态调制技术的开关型DC/DC变换器中的应用。DC/DC变换器整个控制环路相当于一个锁相环,这个环路不仅有锁相作用,而且还有调压作用。实践表明,这种高频开关DC/DC变换器有优良的性能。     

电动汽车混合储能装置三端口功率变换器设计

针对电动汽车混合储能装置功率分流问题,在三端口变换器拓扑结构基础上提出了能量型储能装置采用电流闭环、功率型储能装置采用电压闭环的控制系统。首先以双输入单输出模态建立该拓扑结构的状态空间模型,分析了功率电路的占空比-电感电流传递函数、占空比-输入电流传递函数和占空比-输出电压传递函数。其次设计了电压闭环控制器和电流闭环控制器,在保证母线电压稳定的前提下,可实现输出功率在功率型储能装置和能量型储能装置之间的精确分配。最后通过实验验证了控制系统在模拟HWFET工况和阶跃负载工况下的输入输出动态响应、电压控制精度和功率分流效果,其结果有利于实现混合储能装置功率精确分流。     

基于DSP2812高温超导储能系统斩波器控制设计

电压型超导储能(Superconduction Magnetic Energy Storge,简称SMES)系统的斩波器用于对超导磁体快速稳定充放电。研究了SMES系统用斩波器充放电的工作原理,采用状态空间平均法建立其数学模型,并提出一种斩波器充电、放电的闭环控制方法。基于第2代高温超导磁体及其限流保护,搭建了斩波器实验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充放电的控制。实验结果表明,所应用斩波器控制方法的性能良好,可以满足SMES系统的要求。     

高温超导储能变流器的LC阻尼滤波器设计

为了抑制高温超导储能电压型变流器的输出电压谐波,设计了带阻尼效应的LC低通滤波器。文中分析了滤波器的原理及传递特性,进行了正弦脉宽调制波的谐波分析,通过控制滤波网络的基波衰减因数确定了LC阻尼滤波器的参数,最后将其应用于高温超导SMES的电压跌落补偿试验。试验结果表明,LC阻尼滤波器在SMES变流器系统中能起到良好的滤波效果,提高了SMES系统的动态响应能力和稳态性能。     

电压源型SMES 功率调节特性研究

在论述电压源型SMES(VSMES) 调节输出功率的机理的基础上,利用MATLAB 建立了VSMES 的时域仿真模型,利用所建立的模型,分别对VSMES 的有功功率、无功功率及有功和无功同时独立四象限调节特性进行了仿真研究,所得的结论为VSMES 的建模、运行、设计和系统参数的选择提供了依据。     

超导输电技术发展现状与趋势

由于我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配,电力的远距离输送不可避免,特别是未来可再生能源的规模开发与利用,将会进一步加剧这种不匹配的格局,大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一,近年来在国际上得到了较快发展,我国也有了很好的研究开发基础。该文对我国超导输电技术的需求进行了分析,介绍了国内外超导输电技术发展的现状,分析了超导输电技术发展趋势,并提出了有关发展对策与建议。     

超导储能系统用四模块组合变流器功率控制设计和实验研究

讨论了超导储能系统用四模块组合变流器的有功功率、无功功率四象限控制的设计问题。为了适应大功率变流器的需要主电路结构采用四模块电流型变流器直接并联,在调试方式上采用载波相移SPWM控制,在较低的开关频率实现大功率变流器SPWM技术,以扩大容量和抑制网侧谐波;在计算功率时采用的瞬时功率理论实时的计算出变流器的有功和无功功率进行闭环控制。同时结合了863项目研制了23kVA的变流器实验样机,对超导储能系统用电流型变流器四象限功率控制方法进行了验证。实验结果表明超导储能系统用组合变流器能独立快速地控制有功功率和无功功率。     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

应用于超导储能的功率调节系统

讨论了一种适用于超导储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,简称SMES)的电流型功率调节系统.主电路设计采用了模块化结构,易于扩容;控制电路采用以主控DSP和MCU为核心的两级结构.利用瞬时功率检测方法所得到的有功功率和无功功率进行功率闭环控制.实验结果说明.功率调节系统能够在四象限内快速、独立地控制有功功率和无功功率.单机无穷大系统的三相短路实验表明,超导储能系统能够显著抑制发电机的功率振荡.     

储能技术及其在电力系统稳定控制中的应用

基于储能原理的稳定控制装置通过向电力系统提供系统不平衡有功和无功功率的补偿可以有效地提高交流输电系统的稳定性。详细分析了这类控制装置的工作原理,并建立了其数学模型。在此基础上,进行了特征值和时域仿真分析,以探讨其工作特性。作为应用实例,较详细介绍了两种基于不同储能原理的电力系统稳定控制装置,一种是基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置;另一种是基于飞轮储能原理的电力系统稳定控制装置。基于超导磁储能原理的电力系统稳定控制装置由超导磁体、电力电子变换装置和相应的控制系统组成。文中研究了该装置向小扰动情况下的大型互联电力系统低频振荡提供阻尼和在大扰动情况下增强系统暂态稳定性的能力。此外,还介绍了作者研制的基于超导磁储能电力系统稳定控制装置的样机,并在实验室环境下进行了控制装置的特性试验。对于基于飞轮储能的电力系统稳定控制装置,介绍了控制装置的基本原理和系统构成,并用数字仿真的方法对其工作特性进行了分析,得到了满意的结果。     

双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下,满足大功率负载的要求,将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析,给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低,使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

高温超导储能实验装置研究

所研制的高温超导储能实验装置由Bi系高温超导线圈、IGBT功率变换器和TMX320F2812DSP控制器组成.BSCCO超导线在液氮温度下临界电流密度低,超导线圈端部漏磁场基本上垂直于超导带表面,使临界电流密度进一步下降,影响了高温超导的实用化进程.文中讨论了解决这些问题的关键技术.