平均电流法均流在数字DC/DC电源中的应用

针对两个数字控制DC/DC电源模块实现并联均流的问题,设计了一款由四个运算放大器组成的均流控制器,该控制器是基于平均电流模式的自动均流控制。介绍了数字控制电源系统的并联均流总体方案,重点分析设计了均流控制电路,研究了数字控制电源的电压反馈控制。通过在基于ADP1053数字式DC/DC电源模块上进行试验,验证了该均流控制电路的合理性。     

基于双向DC/DC的混合能源系统设计研究

由于单一电池系统无法满足实际系统的需求,电池超级电容混合能源系统成为目前研究方向之一。为了主动控制电池超级电容之间的能量分配,主控双向直流变换器的设计成为目前混合能源系统研究的重点。从理论上对锂离子电池、超级电容和双向DC/DC变换器进行了详细分析,在此基础上,设计了混合能源系统,并制作了系统样机,进行了实验验证。实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能实时准确跟踪给定电流,样机在全工作范围内具有较高的效率。所设计基于双向DC/DC变换器的混合能源系统是全可控和高效的。     

基于储能的双向DC/DC变换器电源系统控制策略

以燃料电池、超级电容器和DC/DC变换器为核心构建了多端口电源系统,分析了各组成单元的结构功能和能量管理方案。针对基于超级电容器储能的并联双向DC/DC变换器,建立了数学模型,提出了融合分段比例积分(PI)调节和滑模控制的智能控制策略,基于电压、电流的双闭环控制策略,实现了并联双向DC/DC变换器的均流控制、能量快速传递控制和超级电容储能单元电压的稳定控制。根据系统需要,设计了变换器的电路元件参数,实验分析验证了基于储能的并联双向DC/DC变换器系统的智能控制策略的有效性。     

倍流整流移相全桥DC/DC变换器模糊PI控制

提出了一种构建倍流整流移相全桥DC/DC变换器小信号模型的方法。该方法将倍流整流等效成全波整流,改变移相全桥全波整流DC/DC变换器小信号等效电路中的滤波电感和变压器匝比,就能得到倍流整流移相全桥DC/DC变换器的小信号模型。应用该模型设计了模糊自整定PI控制系统,并对设计的系统进行实验。用TMS3202808作为控制芯片制作了80 kHz,400 W的实验样机,实验结果表明系统工作稳定并且动、静态性能均较好。     

基于CAN总线的并联DC/DC变换器数字均流技术

提出了一种采用控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)现场总线进行通信,实现DC/DC变换器并联均流的控制方案.该方案采用数字均流方法,提高了电源系统的可靠性和抗干扰能力.利用DSP芯片内部的CAN控制器,使设计简化,减少硬件开销.该方案在250W的DC/DC通信电源并联系统中得到了成功的应用,可以作为一种带有总线竞争的通用数字均流技术.     

基于ISL6752的倍流同步整流全桥DC/DC变换器

介绍了一种新型PWM控制集成电路(Integrated Circuit,简称IC)--IsL6752,基于该控制IC设计了倍流同步整流ZVS全桥DC/DC变换器系统.通过一台频率100kHz,输出10V/20A的原理样机验证了理论设计的准确性.实验结果表明,DC/DC变换器系统的初级侧和次级侧MOS管均实现了ZVS软开关.并且次级侧实现了同步整流.进一步减小了开关损耗和整流损耗,提高了变换器效率.整个系统表明ISL6752具有优越的控制性能和较强的实用价值.     

基于模块化隔离型DC/DC变换器的海上直流风电场并网方案

与传统的海上风电场采用中压交流系统汇集电能不同,海上直流风电场采用直流系统实现电能的汇集和远距离传输。为减小海上风电场的投资,提高其运行效率,设计了一种基于模块化隔离型DC/DC变换器(MIDC)的新型海上直流风电场并网方案。首先,对三种可能作为MIDC子模块的DC/DC变换器进行了参数设计和对比分析,最终确定了LLC串并联谐振变换器作为MIDC子模块的拓扑。在此基础上,设计了MIDC的控制系统,在实现MIDC子模块间均压和均流的同时,实现了对风力发电机组输出功率的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计的海上直流风电场并网方案的可行性和所设计的MIDC控制系统的有效性。     

基于软开关DC/DC变换器的混合能源系统设计

设计了一种基于软开关双向DC/DC变换器的锂离子电池超级电容混合能源系统(BSHESS)。该系统具备软开关运行能力,能够降低混合能源系统(HESS)的内部损耗。根据HESS的运行状态,设计了内环的电流控制策略和外环的能量管理策略。基于该系统结构,完成了软开关双向DC/DC变换器样机、锂离子电池组、超级电容组的设计和制作,设计并实现了整个HESS的实验平台,并进行了多项实验验证。     

燃料电池DC/DC变换器的设计

DC/DC变换器作为燃料电池供电系统中的重要组成部分,必须要求其有较高的转换效率。针对燃料电池的特性设计出一种简单高效的两级DC/DC变换器,该变换器以TMS320F2812为控制器核心,Boost和全桥移相电路为主电路的拓扑结构。介绍了硬件系统的整体设计和主要参数的计算,通过仿真和实验证明此DC/DC变换器的转换效率大于90%。     

基于功率反馈控制的四并联DC/DC变换器的研制

设计了一种用于沈抚有轨电车的四并联双向DC/DC变换器系统。DC/DC变换器可以通过信号检测系统识别有无接触网来调整工作模式。在有接触网区,变换器为充电模式对超级电容进行充电;在无接触网区,变换器工作模式转换为放电模式释放超级电容储存的电能用于牵引系统和整车使用。在无输出电流传感器的情况下,采样电压反馈控制作为外环,功率反馈控制作为内环,对整个并联系统进行并联均流控制。最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。     

MMC-HVDC输电网用高压DC/DC变换器隔离需求探讨

高压DC/DC变换器是构建直流电网的关键装备之一,其技术需求分析是其电气拓扑设计和系统应用研究的前提。文中着重围绕基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电网用高压DC/DC变换器电气隔离功能的选择和故障隔离要求等问题展开探讨。从DC/DC变换器故障特性、系统绝缘造价和可靠性角度分析了不同接地方式的直流系统中DC/DC变换器的电气隔离需求,分析结果表明:对称单极系统中DC/DC变换器宜具备电气隔离功能,而双极系统宜采用非电气隔离拓扑。此外,从DC/DC变换器外部故障和内部故障两个角度对DC/DC变换器的故障隔离需求进行了研究。最后,通过仿真验证了隔离需求分析的正确性。     

DC/DC多模块串并联组合系统控制策略

将多个标准化DC/DC变换器模块的输入和输出分别串联或并联,可以得到四类多模块串并联组合系统,分别可以有效地适用于不同的应用场合。针对四类DC/DC多模块串并联组合系统,本文分析了各模块的输入均压/均流与输出均压/均流的内在关系并确定了每类组合系统的控制对象。对于输入并联型系统,既可以采用输入均流控制,也可以采用输出均流控制(输入并联输出并联型系统)或者输出均压控制(输入并联输出串联型系统),而对于输入串联型系统,只能采用输入均压控制。在此基础上,提出了一种新的控制策略,实现了输入均压/均流(输出均压/均流)控制与输出电压控制的解耦,经进一步推导,该控制策略还可以实现串并联组合系统的模块化,不需要额外的控制环节。最后以三台全桥变换器的串并联组合系统实验验证了该控制策略的有效性。     

单相并网逆变器前级交错并联DC/DC变换器的研究

对燃料电池/太阳能单相并网逆变器中的前级升压DC/DC变换器进行研究,详细分析了交错并联DC/DC变换器的电路拓扑和工作原理,推导了其系统平均模型,在此基础上将电压调节器设计成典型的超前—滞后网络,确保了系统的稳定性和动态性能。用DSP实现控制器算法和PWM信号生成,简化了硬件设计,给出了系统总体结构和控制器的DSP具体实现。实验结果验证了理论分析和控制策略的有效性。     

DC/DC单粒子效应的多通道高速测控系统实现

设计了一种多通道高速数据采集测控系统,用于监测DC/DC电源在单粒子试验中发生的单粒子效应。系统基于PXIe总线构建,采用程控仪器组网方式,数据总线传输速率最高达400 MB/s。对DC/DC器件在中科院近代物理研究所的加速器上进行了单粒子效应试验,并利用本测控系统进行单粒子效应检测,结果表明,系统可有效地检测DC/DC电源的单粒子效应。未来,系统可广泛应用于宇航用国产DC/DC电源的考核工作中,应用前景广阔。     

DC/DC变换器精确频响特性分析与测量

采用一种非平均模型法对DC/DC变换器的精确频响特性如输入阻抗、输入输出电压传递函数等进行了分析.由于电力电子变换器同时具有连续和离散时间系统特性,平均模型法和离散模型法均不能对其进行精确的动态特性分析.提出将DC/DC变换器的切换开关等效成一个时变电路,从而将整个系统看成一个线性时变系统,使系统同时具备精确性和易于分析性.在此基础上,对DC/DC变换器的频响特性进行了解析求解分析和实验测量.实验证明,该方法克服了平均模型法和离散模型法的频率范围限制,在开关频率附近及开关频率之上均能精确反映DC/DC变换器的动态特性.     

带耦合电感的双向DC/DC变换器电路分析

利用双向DC/DC变换器电路,实现了不间断电源(UPS)蓄电池充放电系统中能量的双向流动及直流总线电压的稳定,从而提高了系统效率;通过添加耦合电感,使DC/DC变换器具有高升降压比,从而减少了铅酸蓄电池的单体个数,降低了UPS系统的总成本。在此,分析了一种带耦合电感的双向DC/DC变换器电路;详细分析了变换器的工作原理和主电路参数设计,通过仿真与实验验证了该方案的可行性。     

基于PFC技术的高效率双闭环DC/DC变换器

为提高DC/DC变换器系统的效率,运用功率因数校正(PFC)控制技术,在整个变换器系统中引入了电流和电压2种组态的负反馈,采取了降低损耗的措施,设计出一款用于电源和功率设备的12V/24V双闭环DC/DC变换系统,并进行了该系统稳定性、效率特性仿真实验和硬件电路实验。实验结果表明,所设计的DC/DC变换系统是稳定的,它的效率在稳定工作范围内达到85.0%～88.7%,其最高效率比目前国内外同类变换器高出约3%,其中12V、24V变换系统的输出纹波电压分别约为23mV和30mV,因而尤其适用于低功耗开关电源和中等功率设备。     

海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法

随着深远海风电的开发与快速发展,采用柔性直流输电技术逐渐成为海上风电系统的首选方案。然而,海上风电及其输电系统的安全运行仍面临严峻的挑战。实时仿真技术能低成本、快速模拟各种复杂运行工况,得到越来越多的关注。直流汇集DC/DC系统是海上风电系统中的关键设备,其复杂的级联结构、数量众多的元件和更高的开关频率都给实时仿真带来了巨大的挑战。为此,提出一种海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法,通过仿真算法的并行设计和等效模型的构建两个步骤,实现大规模海上风电直流汇集DC/DC系统的小步长实时仿真。首先,将EMTP算法重新设计为适用于实时仿真的并行算法,并基于此构建直流汇集DC/DC系统子模块的等效模型。其次,根据子模块之间的串联耦合关系,构建直流汇集DC/DC系统的多端口等效模型。最后,在CPU-FPGA异构实时仿真平台中进行海上风电直流汇集DC/DC系统在多种工况下的实时仿真,并与PSCAD/EMTDC离线仿真结果进行对比,验证了所提实时仿真方法的准确性和高效性。     

DC／DC变换器的能量成型控制与仿真研究

采用非线性的能量成型和端口受控哈密顿(PCH)系统理论,研究了DC/DC变换器的控制问题。建立了DC/DC变换器的PCH数学模型,利用互联和阻尼配置的能量成型方法,给出了DC/DC变换器的反馈镇定原理,分析了平衡点的稳定性,从而实现了DC/DC变换器的控制。仿真分析表明所设计的控制器具有较好的动态性能和抗干扰性。     

双向DC/DC变换器共模等效模型及漏电流抑制

双向DC/DC变换器已经大量应用于电池化成、储能系统、电动汽车充电桩等电池充放电管理设备中,但系统中的共模电流带来了不可忽视的问题。提出了考虑传输线缆的DC/DC变换器感抗共模等效回路模型,并提供了其共模抑制滤波器的理论设计方法,最后通过实验进行了验证。