DC/DC模块有源均流技术研究

在电力电子系统集成研究中，利用标准模块集成电力电子应用系统的过程中，必然设计到标准模块的级联和并联运行。该文主要研究标准模块的并联运行技术。如何平均分配负载电流是并联技术的一个重要方面。在中等功率场合，有源均流法被广泛采用。该文从均流的内在原理出发，对各种均流方法进行了系统的总结和分类，总结了18种可能的有源均流方法。并对18种有源均流方法进行了系统的仿真研究。通过仿真分析，得到8种实用的均流方法，并对这8种方法的优缺点进行了讨论。从中功率系统集成的角度出发，对方案进行了优选，在通用场合，外环调节的均流控制方法是较好的选择。     

自适应下垂控制的三电平DC/DC并联均流方法研究

分析传统下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流电压偏差较大,且各并联模块功率不均分的原因,提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流控制方法。通过实时采集各并联变换器的电压和电流,建立变换器下垂系数与负荷功率之间的数学模型,自适应调整下垂系数使直流母线电压跟随给定值。构建直流微电网仿真模型,在相同工况下利用MATLAB/Simulink软件平台,仿真分析传统下垂控制和自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联直流母线电压降落和功率分配进行对比分析,验证了自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联的可行性,实现了不同额定功率的三电平DC/DC变换器间的“功率均分”,同时极大的改善了由于线路阻抗导致的电压降,提高了直流母线的电能质量。     

自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器并联均流方法研究

分析传统下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流电压偏差较大,且各并联模块功率不均分的原因,提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流控制方法。通过实时采集各并联变换器的电压和电流,建立变换器下垂系数与负荷功率之间的数学模型,自适应调整下垂系数使直流母线电压跟随给定值。构建直流微电网仿真模型,在相同工况下利用MATLAB/Simulink软件平台,仿真分析传统下垂控制和自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联直流母线电压降落和功率分配进行对比分析,验证了自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联的可行性,实现了不同额定功率的三电平DC/DC变换器间的"功率均分",同时极大地改善了由于线路阻抗导致的电压降,提高了直流母线的电能质量。     

大容量APF并联系统环流机理研究

针对大容量APF并联模块间存在的环流问题,从系统和开关器件两个层面对APF并联模块间的环流形成机理进行了分析,并总结出几种环流抑制措施。在此基础上,提出一种APF并联系统的控制方法,该方法采用主从两级控制,分离电流检测与电流跟踪控制环节,通过消除电流检测误差、同步各模块控制算法的实现及PWM脉冲的生成来抑制环流。实验结果表明,当SPWM触发脉冲调制载波异步时,模块间会产生环流;模块间的环流对模块并联后总输出电流没有影响;所提控制方法能够有效抑制APF并联系统的环流,并取得较好的谐波补偿效果。     

复合控制在电流补偿装置中的仿真研究

对差异化H桥级电流质量补偿装置进行理论分析,差异化级联拓扑结构包括基频模块和高频模块。将系统电流中的谐波电流和基频无功电流作为高频模块和基频模块的指令电流,引入PI控制和自适应模糊控制并联的电流控制方法,分析并联控制器的设计方法,以减小系统稳态误差和提高输出电流波形跟踪精度。基于PSCAD/EMTDC的数字仿真建模仿真验证了这种差异化结构和提出的PI与自适应模糊算法并联的控制方法是可行和有效的。     

基于分布式控制的DC/DC变换器并联系统自动交错方案

本文介绍了一种应用于DC/DC变换器并联电源系统的交错控制方案.该方案采用分布式控制,能够实现系统的并联交错运行,并且当系统中参与并联的模块数目发生变化时,该方案能够自动进行调整,使系统重新达到交错运行状态,从而实现自动交错.相对于通常的交错控制方案,该方案最大的特点就是不需要交错线,各模块之间只有输出端通过负载相连,此外无其他任何连接线,因此能够真正实现模块化,提高了系统灵活性,而无交错线的实现也避免了系统由于交错线而引入的运行风险,提高了运行可靠性.本文详细阐述了该方案的原理与实现,并且通过一台基于该方案的三模块并联DC/DC电源系统的实验进行了验证,实验结果表明该方案是可行的.     

DC/DC变换器基于状态反馈精确线性化的Backstepping控制器设计

DC／DC开关变换器是一类典型的开关非线性系统。本文首先建立CCM（电流连续型）Buck变换器的仿射非线性模型，基于非线性系统的微分几何理论，通过非线性坐标变换和状态反馈，得到Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此基础上应用线性系统Backstepping（反向递推）设计方法构造Lyapunov函数和镇定控制器，从而实现了对电感电流和电容电压的有效控制。仿真结果表明，该方法设计的控制器对输入电压扰动和负载扰动具有良好的鲁棒性，且控制器简单易实现。     

基于AT89S52单片机的开关电源设计

主要论述了基于AT89S52单片机的一种开关电源的设计原理及实现方法,采用开关电压调压芯片LM2596作为主控单元,主控制器通过控制程控电阻模块,实现并联供电系统输出电流的自动调节分配.同时芯片连接电流传感电路与过流保护电路,对输出电流实时检测,并反馈给主控器,实现过流保护.供电系统输出稳定的直流电压,并且供电效率达到60％以上,设计的产品可应用于通信设备和电子产品中,实用性较高.     

反激式高频环节AC-AC变换器并联技术研究

针对反激式高频环节AC-AC变换器输出容量小的特点,提出并研究了这类变换器多模块主从式并联控制策略.并联控制外环采用输出电压瞬时值反馈,内环取各模块的副边电感电流平均值作为均流控制变量,从而去控制各从变换器的工作,使各从变换器副边电流与主变换器一致,达到并联均流的目的.文中给出了两个变换器模块并联实例,并对其进行了稳态...     

高频DC/DC电路中数字脉宽调制极限环的抑制方法

提出了一种新的提高数字脉宽调制分辨率的方法，能够极为有效地抑制PWM量化误差所造成的极限环振荡，脉宽调制的量化误差将在脉宽调制模块内被消除，而不会传播到输出端，从而可提高数字脉宽调制的分辨率，保证了高精度输出，通过对一个DSP控制的开关频率达100kHz的DC／DC变换器进行试验，计算机仿真和电路试验结果验证了其理论分析，这一算法可被有效的应用在电力系统的各种精密输出电源如电站的后备电源等中。     

DC-DC开关电源模块并联供电系统

为设计一种DC-DC开关电源并联供电系统,采用DC-DC主从模式实现两个开关电源的并联供电,并按比例自动分配电流。设计采用STC12C5A60S2单片机完成A/D采集主从模块及其总电流,再通过D/A控制从模块的电流,以实现主从模块按比例输出电流供给负载。DC-DC主从模块是由开关电源控制芯片SG3525为核心完成PWM产生,BUCK拓扑结构和反馈电路组成。这个系统实现可手动或自动调节电源比例的并联稳压供电,最大输出可达到4 A-8 V直流,效率高达83%。介绍了系统结构、DC-DC主从模块、测量电路、系统供电以及主控机原理,详细介绍系统结构、DC-DC主模块和主控电路。     

The parallel operation control of a modular AC to DC converter via serial communication bus

This paper presents the parallel operation control of a modular AC to DC converter via a serial communication bus. In the proposed system, multiple AC to DC converters are parallel‐connected at the output end for load current sharing. Each module of the AC to DC converter is controlled by its individual microcontroller. The microcontroller of each module is employed for the voltage control loop and communicates with the microcontrollers of the other converter modules. The RS485 serial communication is used to transmit information among the controllers, which checks the number of the converter module for calculating the input inductor current command of each converter module. Moreover, the clock signal is used for synchronization to prevent data collision on the serial communication bus. The proposed parallel operation control provides fast response when the converter module connects or disconnects according to the required power. The performance evaluation of the proposed system is conducted by simulation and experimental verification on two parallel isolated CUK converters. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

模块化光伏直流并网系统分布式自主控制策略

提出了模块化光伏直流并网系统分布式自主控制策略。通过将各模块输出电压信息叠加到输入侧母线电压基准中,不仅实现了输入侧母线电压的无主从调节,而且自动实现了各模块输出电压的均衡控制。所提出的控制策略无需通信或中央控制器,实现了串并联模块化光伏直流并网系统的完全分布式自主控制,且能实现故障模块和替换模块的热插拔,具有控制简单、易于实现、可靠性高等优点,并通过实验验证了理论分析的正确性。     

主从控制ISOP反激变换电路的研究

介绍了一种适用于输入串联输出并联(ISOP)系统中的主从控制策略,分析了该控制策略的实现方式。主模块控制系统的输出电压,从模块实现模块间的输入均压和输出均流。仿真结果表明,在负载突然变化的情况下,输出电压在主模块的控制下总是保持不变,而两个模块的输入电压和输出电流时刻保持一致,说明了从模块的控制电路实现了输入电压和输出电流的均衡,验证了所提方法的正确性。     

数据丢包对DC/DC无线并联均流系统的影响

研究了数据丢包对DC/DC无线并联均流系统的影响。首先建立了离散时间系统下的数据丢包模型;然后建立了基于主从均流法控制的DC/DC无线并联系统,并对该系统稳定条件下数据包丢失的概率范围进行了估算,得出了系统所允许的最大丢包率;最后通过实验验证了不同丢包率对主从模块的影响,并对比了理论计算的最大丢包率与实际实验的效果。     

面向直流配电网尾端功率变换的组合式直流变压器研究

着力于未来直流配电网尾端功率变换应用研究,提出了一种新型高频隔离型组合式直流变压器(ADCT)概念,利用标准化模块来构建所期望的系统结构,并通过临近控制来协调模块功率,进而实现整体平衡。临近控制主要利用谐振变换器的电压箝位特性实现电压平衡,同时利用电磁耦合电流平衡(MC-CB)单元保证模块间的电流平衡。基于标准化模块,将一种新型的IS-IPOP型串并联结构应用于ADCT中。最后,搭建的ADCT硬件实验系统也验证了所提方案的有效性和合理性。     

DC/DC变换器无均流线均流控制方法

对DC／DC变换器无均流线均流控制方法进行了研究。利用变换器输出端传递的交流信号来实现均流控制具有其它均流控制方法所不具备的优点。非常适用于大量模块并联时的均流控制。对采用这种均流控制的并联电源系统进行了介绍，并对均流控制方法的基本原理进行了详细的分析。为验证这种控制方法，对采用3个模块的并联系统进行了仿真试验。     

模块化阻抗测量装置中变频信号源并联系统分布式均流控制

为实现模块化扩容及大功率输出,提出一种模块化隔离变频电源系统控制策略。该策略基于模块化变频信号源并联系统,设计同步控制和均流控制,从变频信号源根据主变频信号源的输出电流自动调节输出功率,实现自适应并联运行。首先,采集主变频信号源的相位信息,从变频信号源通过检测与其相位差产生同步信号并用于控制正弦基准信号的相位同步,进而控制从变频信号源保持同频和同相。此外,从变频信号源检测与主变频信号源的输出电流差值并调整正弦基准进行均流调节,可实现变频信号源间的输出均流。利用Matlab搭建仿真模型,仿真结果表明该控制策略可减小并联环流并有助于隔离变频电源系统稳定运行。     

基于飞跨电感的高升压比级联式DC/DC变换器

高升压比DC/DC变换器在微电源并网、不间断电源以及车载电源等场合均有广泛应用。飞跨电感模块,既具有升、降压能力,又可以实现能量双向流动。利用多个飞跨电感模块输入、输出端串、并联组成共正极、共负极和不共地3种不同结构的级联式高升压比DC/DC变换器,其均可在较合适的占空比下维持较低的电流应力,获得高电压增益。模块间采用载波移相调制可以减小模块输入侧电流纹波、变换器输出电压纹波和输出滤波电容容值。详细介绍了飞跨电感模块和DC/DC变换器的结构及工作原理,并以其中不共地变换器拓扑为例通过仿真和实验验证了其正确性。所提变换器具有电压增益便于调节、扩容方便和应用范围广等优点。     

基于电力线通信的逆变器并联系统同步控制方法

提出了一种基于电力线载波通信(power line commun- ication,PLC)技术的逆变器并联系统输出同步控制方法,应用于实现硬件无互连线方式的逆变电源并联系统。各并联模块之间通过PLC方式交换各自电压基准正弦信号的频率和相位信息,调节并保持输出电压同频、同相,在此基础上再实现逆变器模块输出均流。研究了同步控制原理,提出了同步调节控制算法,设计了基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的软硬件实现。理论分析和实验结果证实了控制策略的有效性和可行性。