大功率交错并联在有轨电车充电装置中的应用

针对新型有轨电车充电装置DC/DC变换器采用单相控制技术时输出电流纹波较大的问题,提出将交错并联技术应用到该装置中。给出了装置拓扑结构,采用四相两回路交错并联,同一回路的两相开关管导通时刻相差1/2周期,满足单/双回路运行;推导了输出滤波电抗器的设计方案,列出了变换器PWM控制策略。仿真及实验结果表明,采用交错并联技术的充电装置,既减小了输出电流纹波,又提高了启动电流的响应速度。     

有轨电车超级电容的充电方式转换技术研究

针对现代有轨电车的充电需求和超级电容的充电特性,采用先恒流限压输出再恒压输出的充电方式,根据该充电方式提出在有轨电车充电装置的AC/DC侧采用PWM整流技术,在充电装置DC/DC侧采用赋积分初值的控制策略,详细分析其实现方案,说明实现原理,给出仿真结果并实验验证。实验结果表明,文中提出的控制策略极大地减弱了充电装置对电网的影响,在充电方式恒流充电转恒压充电瞬间,输出电压、输出电流的尖峰值较小,无明显波动,在推动现代有轨电车在各大城市的推广具有很好的应用价值。     

一种电流型电动汽车快速充电电路研究

提出一种电流型电动汽车(EV)快速充电电路,具有单级结构、宽输出电压的特点。分析了电流型柔性变拓扑充电电路的工作原理,通过柔性变拓扑实现两种等效工作拓扑,满足不同的负载电压和功率需求,并改善网侧谐波电流和功率因数。为实现快速充电,将电流预测控制和多段恒流充电结合,对电流预测控制策略实现多段恒流充电的过程展开详细分析并通过仿真和实验验证。仿真和实验表明电流预测控制器能快速调整充电电流,验证了电流型柔性变拓扑充电电路的可行性。     

一种无动态调整过程的新型DC/DC变换技术

介绍了一种新型的DC/DC变换器拓扑结构和控制技术。基于能量变换的控制技术在得到要求的输出电压同时有着低的输出纹波,不需要变压器且去除了传统闭环控制系统的动态调整过程。仿真和实验结果显示,采用功率因数校正的方法消除输入电流的畸变,可使该变换器具有正弦输入电流和单位输入功率因数。     

半桥结构的两级功率因数校正器研究

在两级功率因数校正器中,Boost PFC＋半桥DC/DC拓扑结构虽然表现良好,但依然存在着后级功率器件电压应力过大、输出电流纹波不够理想等缺点。将输入串联、输出并联半桥拓扑能使单个模块的输入电压和输出电流减小这一特性运用于两级PFC之中,同时引进了交错控制技术。对采用新结构的两级PFC变换器进行了工作模态分析。仿真结果表明,后级功率器件电压应力以及输出电流纹波明显减小,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

电动汽车接入电网技术的双向变流系统研究

目前,国内研制只具备充电功能的电动汽车充电装置,还不具备目前被广泛关注的向电网放电的功能。为实现电动汽车与电网之间的双向能量交换,研究了采用AC/DC双向变流和DC/DC双向变流的两级变流的拓扑结构,讨论了基于dq变换的空间矢量脉冲宽度调制（PWM）双闭环控制的AC/DC双向变流系统和采用电流滞环跟踪PWM调制技术控制的DC/DC双向变流系统,并通过Matlab仿真,验证了拓扑结构及控制策略的可行性。     

一种用于并联组合直流变换器的均流策略

为了解决组合直流变换器中由于各相模块参数不匹配所导致的电流不均衡问题、提出了一种用于两相输入并联输出并联(IPOP)组合直流变换器的均流策略。该策略利用数字控制技术,测算两相参数不匹配度并对之进行补偿,在不使用电流传感器的情况下,实现两相模块间均流。IPOP组合直流变换器的基本模块选用双有源桥(DAB)DC/DC变换器。搭建了两相IPOP组合直流变换器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明,采用提出的均流策略可实现两相模块间的理想均流,验证了所提控制策略的有效性。     

一种新的低压大电流DC/DC变换器的研究

在低压大电流DC/DC变换器的各种拓扑结构中,倍流整流结构有着良好的性能。在倍流整流结构中,由于滤波电感电流的相互抵消,而极大地减小了输出电流纹波。如果保持输出电流纹波一定,还能减小所需的滤波电感值,从而减小整个变换器的尺寸,提高变换器的功率密度。为了进一步减小输出电流纹波,利用交错并联技术在减小输出纹波方面的特性,提出了将若干个倍流整流结构交错并联的方法,并给出了相关的电路图及开关控制信号图。最后,用Pspice仿真软件对整个方案进行了仿真,并通过实验验证了方案的可行性和优异性。     

一种输出并联开关电源均流控制策略

以Buck型DC/DC拓扑为基础,采用开关型降压稳压芯片LM2576作为DC/DC稳压电源的稳压器,设计制作了两个DC/DC降压型稳压电路模块,以MSP430单片机为控制器,对负载电流和主开关电源的输出电流进行采样,在此基础上固定其中一个开关电源的输出,单片机通过DA对另一个开关电源的输出电流进行控制,从而使两路开关电源的输出电流按照指定的比例输出,实验验证了本方法可以获得很高的均流精度。     

等离子切割电流源平波电感直接储能控制研究

目前对于大功率等离子切割机。首选输出并联的Buck DC/DC变换器作为等离子切割电源,它具有电流精度高、稳定度好的特点。设计了一种独立直流电压供电、输出并联的两组Buek DC/DC直流电流源,每组DC/DC变换器连接成两级交错结构。给出了两级DC/DC变换器之间自动均流的移相驱动方式和平波电感直接储能闭环控制策略,并进行了基于Matlab/Simulink仿真分析和实验验证,实验装置的输入功率45 kW,支持输出直流电流260 A和输出电压150 V。结果表明,这种功率电路和控制策略使得电源系统响应加快,静态误差减少,有利于降低功率器件的开关损耗和分摊输出功率,提升输出功率等级,以此提高开关频率,从而降低平波电感尺寸,改善输出电流精度和提升稳定度。     

组合混联式充电电源及其功率均分策略研究

为适应大容量和模块化充电电源发展的需求,提出一种基于串并混联结构的充电电源,它由4个改进的移相全桥电路模块构成。该充电电源采用先恒流后恒压的两段式充电方法,控制器则采用电流环和电压环并联切换的结构,同时引入一种外环控制加平均电流的功率均分策略,并根据频域分析法设计了均流和均压控制器。最后,设计了一套2并2串的实验样机。实验结果表明,采用该充电电路拓扑和控制策略,输出电流和电压的不均衡度均小于5%,很好地验证了分析及设计的正确性。     

基于LLC谐振变换器的蓄电池充电控制策略设计

LLC谐振变换器开关频率高,具有较高的控制准确度和功率密度,加上拓扑结构简单,是适合蓄电池充电控制的一种有效拓扑。蓄电池充电控制需要多种充电模式且各模式之间能自动进行切换,输出的电压电流准确度、纹波大小要满足一定要求。针对此要求,通过理论分析、仿真和样机测试进行专门研究,主要工作:①设计了恒压充电、恒流充电和浮充电等充电模式,并实现快捷平滑切换;②采用双单环PI算法,控制策略考虑并机工况;③对浮充电(空载/轻载)进行专门设计,提高全程性能。搭建了仿真模型和一台800 W实验样机,仿真和实验结果均表明,LLC谐振变换器在15 ms内输出即可达到给定值,可自动切换模式对蓄电池充电,空载时仍可稳定输出电压,并机均流度较好。     

基于移相全桥的两级式交错并联DC/DC拓扑研究

针对电动汽车的快速、安全、高效充电等热点问题,提出了并联型DC/DC全桥与降压型变换器拓扑相结合的控制策略,利用移相全桥控制技术和交错并联控制技术,实现高频磁隔离功能,提高电流控制性能,提升整个系统效率.详细介绍了两级式DC/DC变换器的拓扑结构和工作原理,前级移相全桥电路通过移相控制实现软开关功能,并降低开关损耗,而后级降压电路可以实现闭环控制,输出固定电压.由此表明交错并联技术能够使输出电流纹波得到有效抑制,从而输出更高功率.本系统基于TMS28335进行软件设计,研制出一台最大输入电压为700 V,输出电压为250～550V的5 kW变换器,验证了所提出控制策略的可行性.     

基于补偿网络电流分析的恒压恒流无线充电系统

为了避免民用飞机机载设备与电源插拔过程中带来电火花的危险,并提高设备充电的便利性,本文采用无线充电方式为其进行供电。在恒压恒流无线充电系统中,补偿网络支路电流大小不仅决定功率器件成本,也与系统损耗直接相关。因此,对补偿网络电流优化,是实现高效无线电能传输的重要途径。本文首先分析了低阶网络的回路电流关系,得到了回路电流最小的条件,进一步推广到高阶网络,获得最优补偿网络电流一般性方法。其次,在分析原副边完全对称补偿网络具有实现恒压或恒流的基础上,得到一系列恒压恒流拓扑,并结合最优补偿网络电流方法对拓扑进行参数设计,同时采用原边电流检测方法进行恒压恒流切换,避免了原副边之间的通信。最后,通过仿真和实验验证电流优化方法和负载无关实现方法,结果表明,所述拓扑具有很好的恒压恒流输出特性,同时电流优化方法能大幅度减小回路电流应力,从而提高系统传输效率。     

基于最大效率追踪的BWPT协同控制方法研究

针对电动汽车双向无线充电(BWPT)场景,建立了非对称参数下的系统功率及效率模型,并提出了一种适用于BWPT的系统拓扑,在双向全桥和双边LCC的基础上,加入额外的一级四开关管双向DC/DC电路。并在此基础上提出了电能双向无线传输时的恒流与最大效率追踪协同控制方法。通过控制逆变器移相角满足充电和馈电时的恒流输出要求,并通过改变DC/DC变换器的占空比实现对系统最大效率的主动跟踪。然后进行了BWPT的仿真实验,仿真结果证明系统在负载变化时能够在恒流的同时保持在最大效率点运行。最后设计了BWPT系统实验,实验结果证明了所提拓扑的可行性和协同控制策略的有效性。     

高频隔离型光伏并网逆变器拓扑及其控制策略

在全桥倍流DC/DC拓扑的基础上加以改进,提出了一种高频隔离光伏并网逆变器拓扑,所提拓扑保留了倍流电路电流纹波小等优点;且高频变压器输出经过一级变换直接输出低频交流,无直流环节,有利于提高系统效率。引入混合型正弦脉宽脉位调制(sinusoidal pulse width and position modulation,SPWPM)策略,将正弦调制和高频逆变功能均在前级逆变器完成;后级倍流电路工作在工频和高频混合模式,有利于减小开关管损耗及保证电流平滑换流。同时为消除并网电流控制策略中静态误差等问题,采用比例谐振(proportion resonant,PR)控制器代替传统的比例积分(proportion integral,PI)控制器。仿真分析和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

串联谐振式电池充电装置研究

针对脉冲电源中电池组充电问题,提出一种基于串联谐振原理的通用型宽幅电压充电装置。根据串联谐振电路输出电流与开关频率线性相关而与负载无关的特性,表明其具有对不同电压等级电池组进行恒流充电的功能,且可通过调节脉宽调制(PWM)脉冲频率改变输出电流大小。分析输出侧滤波电容和滤波电感对输出电流暂态过程的影响,选择合理的滤波参数,既可以减小稳态电流纹波,又能有效改善输出电流的超调。针对500V和1 000 V电池组负载,建立Matlab仿真模型并进行相应的实验验证,仿真和实验表明充电装置可对不同电压等级的电池组实现不同倍率的恒流充电。     

电动汽车无线充电混合补偿拓扑电路分析

无线电能传输补偿方式直接影响输出电流、电压的增益特性,提出一种混合补偿拓扑电路,解决负载动态变化时输出电流、电压不稳定的问题,可应用于电动汽车恒流恒压无线充电电路。对拓扑电路原副边线圈建立等效松耦合变压器T模型,分析得出等效负载动态变化时可以实现恒流恒压输出的特性。构建仿真模型和试验台架,仿真验证电路分析的正确性。实验验证了在串/并补偿拓扑下副边稳流输出且原边逆变电流滞后电压,在串/串并补偿拓扑下副边稳压输出且原边逆变电流与电压同相。     

基于模糊控制的交错并联双向DC/DC变换器研究

为了提高交错并联双向DC/DC变换器输出电压及均流的控制精度和动态性能,提出了电压、电流双环控制均采用模糊控制理论的模糊PI控制器。以研究交错并联DC/DC变换器工作原理为基础,详细介绍了电压、电流双环的模糊PI控制器的设计方法。通过仿真,对比了采用模糊PI控制和常规PI控制的仿真波形,验证了双环均采用模糊PI控制能提高输出电压和电感电流的响应速度、减小超调,从而实现电压及均流的精确控制。     

两级式高功率因数LED照明驱动电源的研究

针对目前市场上LED照明驱动电源功率因数低、电流谐波大的问题,介绍了一种改进的两级式高功率因数LED照明驱动电源拓扑。该电源的前级采用Boost拓扑构成功率因数校正级,后级采用准谐振反激式拓扑构成DC/DC功率变换级,两级电路共用一个控制电路,简化了电路结构。分析了实现功率因数校正的控制原理,给出了主要的设计参数。制作一个额定功率为12W的实验样机,进行功率因数校正、恒流稳压输出等实验,实验结果证明了该设计方案及控制方法的可行性与有效性。