超级UPS中锂电池功率变换单元设计

为了进一步提高供电电源的可靠性、安全性,超级UPS的概念应运而生。超级UPS包含电网、燃气发电机、锂离子电池、新能源等多种能源。除了作为后备储能外,在外部两种能源进行切换的间隙,锂电池功率变换单元需要紧急放电以支撑母线,直至两种能源完成切换。首先分析了超级UPS系统对锂电池功率变换单元的接入需求;然后为了提高电池充放电的控制精度,重点分析了检测通道的误差;最后,设计的锂电池功率变换单元方案在10 k W样机中进行了验证。     

高输入输出变比DC/DC变换器研究

在输入输出变比较高的DC/DC变换场合,两级式变换器比单级式变换器具有更大的优势。研究了一种Buck+倍流整流不对称半桥的电路拓扑,阐述了该两级式拓扑的优点和控制方法。通过合理选取前级Buck电路的输出电压和对后级不对称半桥占空比的优化设计,使不对称半桥工作在功率均匀分配及实现ZVS的最佳状态,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1kW,200～400V输入、24V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

单级Cuk集成式升压逆变器的电路拓扑研究

针对低输入电压的逆变场合,提出一种单级Cuk集成式升压逆变器拓扑结构。其通过共用功率元件,将传统逆变器与2个Cuk变换电路集成,并借助改变电容放电路径实现升压逆变。与其他单级升压逆变结构相比,该结构所用器件少,结构紧凑且对称。介绍了该逆变器的电路结构,分析了不同导电模式下的电路工作状态以及升压网络的临界状态,最后在理论分析的基础上,对集成式逆变拓扑进行了仿真和实验验证,验证了该逆变器理论分析的正确性。该变换器具有升压能力高、集成度高的优点。     

新型四相 SRM 驱动用功率变换器分析

介绍一种新型四相ＳＲＭ驱动用功率变换器。该功率变换器具有最小开关数功率变换器拓扑结构。通过换流开关的公共化,使其控制策略较传统的最小开关数功率变换器大大简化。本文对其控制策略和换流特性进行了分析,并通过数字仿真和实验验证,对合理控制策略作了讨论。     

适用于中压领域的V形钳位多电平变换器

多电平变换器在中高压大功率电能变换领域已得到广泛的应用.该文针对中压电能变换领域,提出V形钳位多电平变换器(VMC)拓扑族.在现有IGBT电压等级的条件下,该拓扑族采用较少数量的器件就可以实现中压大功率电能变换,结构简单;同时该拓扑族无需飞跨电容,降低了系统控制复杂度.首先提出VMC拓扑族的构成,包括拓展方式、一般形式以及演化类型;在此基础上研究VMC工作原理及控制方法,分析直接钳位机制和阻断电压分配问题.考虑目前商业主流功率器件电压等级,针对拓扑结构特点,揭示适宜VMC的电压等级;最后通过仿真和实验结果验证了所提拓扑族及控制方法的可行性,也进一步证明了该文理论分析的正确性.     

单级双向反激式高频环节逆变器研究

讨论了一种新颖的基于双向反激拓扑的单级逆变器,并对该电路拓扑的工作原理、控制策略和关键电路参数设计进行了深入的分析。该拓扑由两个完全相同的双向反激变换器构成,两个双向变换器输入并联、输出串联,负载与两个双向变换器的输出端连接,从而组成一种单级逆变器。该逆变器具有单级功率变换、结构简洁、双向功率流和可靠性高等特点。实验充分证实了理论分析的正确性和单级逆变器的可行性。     

磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理,通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构,并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析,探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统,通过实验验证了理论分析的有效性,并对实验结果进行了综合分析。     

开关线性复合技术(SLH)及其在电力电子变换领域中的应用

电力电子装置的广泛使用,在电网中产生了大量的谐波,严重污染了电网。解决问题的方法就是消除谐波,当然最好的方法还是使系统不产生谐波,这就是本文的内容。在此提出了一种把PWM技术、LC滤波技术、线性功率放大电路相结合,即开关线性复合技术(SLH)。得到一种新型功率变换单元,分析了这种功率单元的结构特点及典型的拓扑结构,同时提出了这种功率变换的特点及相应补偿方法。最后,通过实验验证了这种功率单元的特性,证明由这种功率单元组成的功率变换装置具有低的谐波含量、转矩具有非常强的鲁棒性。     

一种新型的高频链逆变器拓扑分析与设计

详细介绍了一种新型的双次级绕组双功率桥高频链(HFL)逆变器,该逆变器采用新型电路拓扑,属于单级功率变换,具有结构简单、控制灵活、损耗低、效率高、负载适应性强、易于模块化等特点,能实现4个象限之间的平滑过渡,提高了系统的可靠性。理论分析了该电路的四象限工作原理、正弦脉宽调制(SPWM)控制方法及闭环控制策略。实验结果证明了电路拓扑和控制策略的可行性。     

UPS前置四桥臂PWM整流器控制策略

分析了无变压器的双变换式UPS的功率流动。根据瞬时功率理论,当UPS带不平衡负载时,逆变器需要提供平均功率和二次脉动功率。为了保证功率平衡,由整流器提供平均功率,而母线电容提供二次脉动功率。而由此产生的母线电压脉动会使得整流器三相输入电流耦合低次谐波。本文提出了一种滑动平均的算法来滤除母线电压反馈中的二次脉动分量,使得整流器能有效的提供平均功率。并针对UPS中前置四桥臂PWM整流器提出了一种基于abc坐标系下的双环控制策略。该方法可以有效抑制公共桥臂上的电流对整流器的影响,在电网某一相故障时,其余两相也能继续正常工作。仿真研究和实验结果验证了理论分析结论。     

分布式发电中燃料电池并网的建模及其仿真

针对燃料电池通过逆变器并网产生大量谐波的问题,提出在燃料电池并网前加设一个谐波滤除装置,以达到减少燃料电池并网对电力系统的谐波污染的目的.通过Matlab/Simulink仿真软件建立了包含燃料电池,变频器,滤波器以及变压器的并网仿真模型,利用脉宽调制(PWM)技术控制变频器的占空比实现了对燃料电池输出电压的控制,经过...     

一种用于燃料电池DC-AC变换器的设计与分析

在能源和环境问题日益严峻的形势下,燃料电池以其高效、清洁等优势,必将作为一种重要的绿色能源而得到广泛应用。基于燃料电池的应用前景,设计了一个DC-AC变换器,把燃料电池组输出的40V左右的不稳定直流电压转换成220V/50 Hz的稳定交流电压。逆变器前端DC-DC部分采用了单周期双环控制的Boost级联电路,DC-AC部分采用了电压-电容电流反馈双环控制的单相全桥逆变电路。通过对各部分的分析和仿真,验证了控制策略的正确性和可行性。     

一种低压燃料电池用逆变器的设计

研制了一种适用于低电压大电流输入的具有高频链燃料电池逆变器,详细介绍了这种逆变器的电路拓扑结构、控制策略和实现方法。该逆变器由前级Boost型推挽变换器和后级DC/AC逆变桥构成,为有效地提高逆变器的效率,在实际中采取了多种措施。研制了一台12V/50Hz/1kW的样机,通过工业现场中实际运行,表明该逆变器电气性能优良,为该逆变器在低压大电流工况下的应用提供了一种理想解决方案。     

燃料电池电力变换器的低频纹波电流抑制策略

燃料电池电力变换器通常包括直 — 直及直 — 交2级变换器,而直 — 交变换器通常会产生2倍于输出频率的纹波电流并反向传播到燃料电池输出端。低频纹波电流会造成燃料电池系统的燃料浪费,减小电力变换器的输出能力,更重要的是减少燃料电池堆寿命,所以必须得到有效抑制。文中论述了燃料电池电力变换器纹波电流产生的机理及传播途径。在此基础上提出了一种能有效抑制电流纹波的新型控制器,并应用在一个1.2 kW的质子交换膜燃料电池电力变换器样机上。实验证明该控制器能有效抑制电流纹波产生,并实现了电力变换器的指令电流控制。     

A load-sharing control scheme for a microgrid with a fixed frequency inverter

In this paper, a load-sharing control strategy is developed for a microgrid consisting of a fuel cell power module and two synchronous generators in a stand-alone environment. The fuel cell is interfaced with the synchronous generators through a DC/AC inverter to convert unregulated DC to a three-phase AC. Since the frequency of the DC/AC inverter is fixed, the conventional load–frequency control scheme cannot be used for load-sharing control. To alleviate this problem, a load–voltage control scheme is developed. The theoretical analysis and experimental validation of the proposed scheme are presented. It is shown, by theoretical analysis and experiments, that this control strategy can effectively distribute the load among the different energy sources based on their individual pre-defined load–voltage droop characteristics.     

Analysis of a novel four-level DC/DC boost converter

In this paper, novel two-quadrant buck/boost and one-quadrant boost four-level DC/DC power converters are introduced. The primary application for these converters is that of interfacing a low-voltage DC source, such as a fuel cell or battery, to a high-voltage four-level inverter. One important feature of the four-level DC/DC power converters proposed is the ability to perform the power conversion and balance the inverter capacitor voltages simultaneously. With the capacitor voltage balancing, it is possible to obtain the full voltage from the inverter. For the boost converter, the steady-state and nonlinear average-value (NLAM) models are developed. The NLAM is verified against a detailed simulation of a four-level converter/inverter drive system. The proposed converter is experimentally verified using an 18 kW converter/inverter system     

基于电流加权平均法的LCL滤波并网逆变器控制技术

针对传统并网逆变器电流控制时存在的幅值和相位误差以及谐波失真问题，提出了一种基于电流加权平均法的控制技术，可获得较小的输出稳定误差和电流谐波失真。本文给出了该控制策略的理论依据和实现方法，分析比较了新方法与传统控制方法的特性差异。通过对5kVA燃料电池逆变并网发电电源的仿真和试验验证了该控制策略。     

LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制

针对LCL滤波的并网逆变器电流控制时存在的系统稳定性和稳态误差与谐波失真等问题,提出了一种新的电流反馈控制技术。新的控制策略将LCL滤波器的电容按特定比例分成并联的前后两部分,通过测量中间电流并作为反馈信号控制逆变器输出,从而使受控系统的特性从三阶系统转换为一阶系统,控制性能得以改善,便于实现稳定误差和电流谐波失真的减小。本文给出了该控制策略的理论依据和实现方法,分析比较了新方法与传统控制方法的特性差异。通过对5kVA燃料电池逆变并网发电电源的试验验证了该控制策略。     

复合式燃料电池供电系统

提出了一种新型的复合式燃料电池供电系统.它是由燃料电池、蓄电池、单向变换器、双向变换器和逆变器构成.根据燃料电池的特性,提出了复合式全桥三电平LLC谐振变换器和三电平Buck/Boost双向变换器分别作为系统的单向和双向变换器运用于系统中.该结构可以优化能量管理,在冷启动过程由蓄电池向负载供电,而燃料电池不供电,系统易于冷启动;在负载突变时,可由蓄电池提供或吸收动态能量,使得系统具有很好的动态特性;在过载时,燃料电池仅提供额定功率,而过载部分能量由蓄电池提供,燃料电池的功率等级只需按照系统额定功率进行配置,从而降低整个系统的成本.最后在实验室中完成了一个1kW复合式燃料电池供电系统,并对系统进行实验研究,以验证理论分析的正确性.     

用于燃料电池的双向中频耦合逆变电源

把燃料电池输出的48V直流电压通过变流装置转换成220V交流电压，逆变电路克服了燃料电池输出电压稳定性差的问题，交流部分用中频耦合，减小了变压器的重量，逆变器使用较少的中间变换电路，使系统总体结构简单，功能明确。在逆变器的交-交变频部分，用双路PWM脉冲进行变频，通过修改控制策略，能对负载侧的能量进行反向传送。最后给出系统工作的仿真结果和逆流装置交-交变换部分的电路及实验结果。