双向对称LLC谐振型DC/DC变换器设计及控制

随着经济的发展和技术进步,配电网中负荷的类型日趋多样,其中直流负荷所占的比重不断增大,同时分布式电源尤其是直流分布式电源使用也越来越广泛,AC/DC/AC型拓扑的电力电子变压器(PET)成为关注的热点。其中,隔离级双向DC/DC变换环节是影响PET整体效率和功率密度的关键环节,有必要对其展开深入研究,应用较为广泛的隔离级双向DC/DC变换器主要为双有源桥(DAB)变换器和LLC谐振变换器。这里介绍了一种基于Buck-Boost和双向对称LLC谐振型的DC/DC变换器,阐述了该型DC/DC变换器的启动策略及运行控制策略,并对该拓扑及其控制策略进行了研究,通过试验验证了主回路拓扑参数设计的正确性及控制策略的有效性。     

新型非隔离负电压DC/DC开关电源的设计与实现

针对现有非隔离负电压DC/DC开关电源在带负载能力以及输出纹波上的不足,提出了一种基于峰值电流控制的新型非隔离负电压DC/DC开关电源,实现在连续电流模式(CCM)下输出电容能始终通过输出电感得到充电.进而有效抑制输出纹波的影响,确保了负电源的高效率工作和带负载能力.实验结果验证了设计的可行性和有效性.     

基于SG3525的脉冲跨周期调制DC/DC变换器

分析和研究了脉冲跨周期调制(Pulse Skip Modulation,简称PSM)的基本原理及工作特性,给出了以脉宽调制芯片SG3525为核心,采用PSM脉冲跨周期调制的一种DC/DC升压型开关电源的结构设计,并对该设计进行了实验测试,结果表明PSM调制模式可以有效解决变换器在轻负载情况下电源效率低的问题.     

Buck-Boost型双半桥DC/DC变换器研究

本文设计了一个应用于光伏系统中的Buck-Boost型双半桥DC/DC变换器,研究一种PWM控制与移相控制结合的充电与供电控制策略:通过移相控制实现光伏电池对负载的供电,通过PWM控制实现光伏电池对蓄电池的充电。最后结合仿真和实验结果,验证了该方案的可行性。     

直流回馈型直流电子负载的设计与研究

针对机车电源测试时用模拟负载造成能量浪费的情况,设计了一种将测试能量回馈到电源直流输入侧的能量回馈型电子负载。该电子负载由升压斩波电路和移相全桥电路级联组成。前级升压斩波电路采用单电流环控制结构,单周期控制方式,通过控制输入电感电流模拟直流电源的输出特性;后级移相全桥电路采用输入电压外环、输出电流内环的双闭环控制结构,比例积分控制方式,通过高频逆变实现输入与输出的电气隔离,并将能量高效率的回馈给测试电源的直流输入侧,使测试能量被循环使用。通过8 k W实验平台的仿真与实验,验证了设计的可行性,结果表明电子负载能节约超过80%的测试电能。     

基于超级电容储能系统的动态电压恢复器研究

在建立基于等效电路的超级电容器储能（SCES）系统的数学模型基础上,设计了一种超级电容器储能的动态电压恢复器（DVR）。该DVR以超级电容器为直流侧储能单元,采用非隔离型Buck-Boost双向DC／DC变换器进行双闭环功率前馈控制,采用双向电压源型DC／AC变换器进行解耦和前馈补偿控制。根据SCES的特性,确定了系统的基本运行原理,即当电源电压暂降时,通过调节DVR输出的有功功率和无功功率来维持负载电压幅值和相位的稳定。仿真实验结果验证了该DVR拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

航空电源测试中馈能式电子负载设计

飞机上电源系统存在不同电压等级,在进行机载电源性能指标测试时,没有一种通用型的电源测试设备。由于传统的静态负载使测试过程耗时耗力且难模拟复杂多变的真实负载, 给出了一种能量回馈型航空电源电子负载方案。这种双PWM拓扑结构结合控制策略技术实现的电子负载,能够通过微控制器设定各类负载形式,实现各种电源性能测试;同时通过后级逆变器将输入的能量全部回馈到电网中,达到节能目的。通过仿真进行验证,该方案具有一定工程实用性。     

磁反馈控制DC/DC变换器的设计

设计了一种采用电压控制模式磁反馈的DC/DC变换器。该控制方式采用变压器实现控制电路的一次侧、二次侧隔离,通过幅度调制及解调过程使次级误差信号传递到一次侧,实现误差信号的反馈,相比于光耦隔离具有更强的稳定性及更好的抗辐射能力。设计了电路并对其进行仿真分析,将其与有源钳位正激变换器结合,设计了一台低压大电流输出DC/DC电源,仿真及实验结果表明电源具有较好的静动态特性及较高的效率,验证了方案的可行性。     

全桥推挽式双向DC/DC变换器的建模与控制

全桥推挽式双向DC/DC变换器大都采用状态空间平均法来建模,建模过程复杂。以隔离型推挽式双向DC/DC变换器为研究对象,采用PWM开关模型法获得了变换器的等效电路模型。基于该等效模型,构建了变换器在不同工作模式下的闭环控制系统,进行了电压控制环的设计和校正,实现了不同工作模式下的恒压充放电控制策略。实验和仿真结果验证了结论的正确性。     

直流电子负载基本工作模式的测量不确定度评定

直流电子负载具有负载精度高、稳定性好和方便调节,以及强大的测量和分析控制等特点,极大地提高了电源测试等工作的工作效率.介绍了直流电子负载相关术语,对所有直流电子负载都具备的基本工作模式——定电流模式、定电阻模式的测试原理及电路结构进行了分析,并对这些工作模式的测量不确定度进行了评定.     

Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用

介绍了一款可用于星载开关电源的Buck DC/DC变换器。为满足星载开关电源的需要,相对于传统的BuckDC/DC变换器,该变换器在消浪涌电路、启动电路、驱动电路、过流保护电路的设计上做了一些改进,重点分析了其工作原理,并给出了相关设计公式。该变换器转换效率高,可广泛应用于星载开关电源。     

可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑

直流电网作为光伏和风电等新能源汇集的重要手段,近些年获得了快速发展。DC/DC变换器作为直流电网中电压变换和隔离直流侧故障的关键设备也日益受到关注。提出了一种适用于直流电网的可隔离直流故障的新型DC/DC变换器拓扑,该拓扑基于半桥模块化多电平换流器型DC/DC变换器,增加故障转移支路,发生直流故障时更易切断故障电流,同时提出了其故障隔离策略。对比该拓扑与半桥式DC/DC变换器的技术性和经济性差异发现,当DC/DC变换器出口侧连接有多个换流站时,提出的DC/DC变换器方案不仅可以更快地切除故障线路,还减少了故障隔离对于直流断路器的依赖。在PSCAD/EMTDC中,针对两个直流电网的典型场景,进行了直流双极短路故障仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑具备直流故障穿越能力,非常适用于大规模直流电网系统。     

一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关构成的直流组合电器

提出了一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关串联组成的直流组合电器,对其直流开断特性进行了仿真和实验研究。新型直流组合电器可完成直流电流的全范围开断:当开断额定电流和过载电流时,采用真空直流负荷开关利用人工电流过零法开断电流,此时后备式熔断器不动作;当开断大过载电流和短路电流时,采用后备式直流熔断器直接开断大电流,也可以将大电流限制至较低幅值再采用真空直流负荷开关进行分断。实验结果证明,该直流真空负荷开关可以在5 ms内成功开断200 A至1.7 k A的直流电流,直流后备式熔断器可以开断1.7 k A及以上的直流电流。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

直流变压器研究

随着大功率电力电子器件的日益发展,采用电力电子器件构成的电力电子变压器不但可以实现交流变压器功能,而且还可以实现直流变压功能即直流变压器,从而有利于减少变压器的体积和成本;另外,随着直流电网的发展和普及,直流变压器将在直流输电中也会得到较为广泛的应用。因此,电力电子变压器得到了越来越多得到人们的关注,为利于该技术的实际应用,通过电路模态分析、仿真和实验,详细地分析并实验研究了全桥拓扑结构直流变压器的工作过程和高频变压器磁复位工作原理以及输入输出特性,最后给出了实验结果。仿真和实验结果表明直流变压器能够自动利用输出电压实现高频变压器磁复位和直流变压功能。因此,直流变压器可以广泛地应用在不需要调压的直流用电场合。     

直流开断与直流断路器

随着直流输电技术的快速发展,直流断路器的研制水平成为制约其发展的一个重要因素。对直流断路器研制的关键问题——直流开断进行了分析,综述了直流断路器采用的典型开断方法,并对实际系统中比较有代表性的3种直流断路器进行了介绍。     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

零电压过渡反激式DC/DC变换器

介绍了一种新型的反激式ＤＣ／ＤＣ变换器,通过附加简单电路,实现了开关的零电压过渡,从而降低了损耗,减少了电磁干扰。