三电平电流型推挽双向DC/DC变换器及工作特性分析

储能DC/DC变换器需要解决电池侧电流纹波和宽电压范围问题。本文研究了一种可用于电能路由器储能环节的三电平电流型推挽式双向DC/DC变换器，具有高增益、电流纹波小和宽输入电压范围的特征。以传输电感两端电压匹配为原则研究了采用脉冲宽度调制(PWM)加移相控制下的工作机理，深入分析了正向和反向工作模式。研究了占空比、桥间移相比和桥内移相比对功率传输的影响以及不同模式下的系统性能，以实现变换器的高效率功率传输。通过建立各功率管开通时刻的瞬态等效电路深入研究了功率管寄生电容、变压器励磁电感对实现软开关的影响。推导出开通时刻的准谐振方程，从而得到功率管实现软开关的条件，为参数优化设计奠定了基础。在3 kW实验平台上进行了实验研究，实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

应用于DC／DC变换器的模糊自适应控制器的研究

提出了一种应用于DC／DC变换器的模糊自适应PI控制器。在传统PI控制的基础上,设计了对PI参数进行在线调节的模糊自适应控制算法。对该算法建立了基于Matlab的仿真模型,并通过ARM控制器对其进行软硬件实现。以Buck电路为被控对象的计算机仿真和实验结果表明,模糊自适应PI控制简单可靠,实现了快速性与稳定性的统一。     

一种新型矿用铅酸蓄电池智能充电器的研制

针对给矿用电机车供电的大容量铅酸蓄电池组的特性,研制了一种新型智能型充电器。该充电器克服了传统矿用充电器的缺点。具有体积小、重量轻、通用性强、操作简单、充电模式多和智能化程度高等优点。可以方便选择地面三相AC380V,或者井下三相AC660V输入供电,实现地面、井下供电制式的通用性。该充电器由AC／DC／AC1-AC2／DC多环节功率变换单元组成,通过对IGBT逆变器的方波脉冲移相控制,实现从输入两种制式的交流三相电压至直流电压0～300V、电流0～120A的连续可调节变换。研制的充电器包括主电路、控制结构、控制电路硬件和软件,取得了实验结果,在煤矿上进行了实际应用。     

增量式数字PI环在双向DC/DC变换器中的应用

基于对数字控制PWM变换器量化误差的分析,提出了一种易于实现的数字控制算法——增量式数字PI控制算法,它可用于数字控制高频DC/DC变换器中并可对输出电压进行稳态调节,通过对该算法的优化还可以抑制输出电压稳态振荡。该控制方案在双向DC/DC的实验装置中得到的了验证,实现了放电过程中电压环的增量式数字PI调节和充电过程中电流环的增量式数字PI调节。     

基于DC/DC电路的无线充电系统功率稳定控制方法

在无线电能传输系统中,负载的接收功率对发射线圈与接收线圈之间的互感与负载阻值的变化比较敏感,当接收线圈与发射线圈之间出现偏移或负载等效阻抗变化时,需要通过有效的控制方法较快地保持负载接收功率基本稳定。文中在分析次级侧包含DC/DC电路的无线电能传输系统结构的基础上,给出了互感与负载电压、负载电流之间的关系,并推导出了DC/DC电路的占空比与负载接收功率之间的关系;然后提出通过检测负载电压、电流,调节DC/DC电路的输出功率稳定控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真以及样机实验,验证了文中理论分析与控制策略的有效性和正确性。     

具有短路限流能力的大变比DC/DC变换器

提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

一种三相交错并联双向传输CLLLC谐振变换器

针对电动汽车OBC(On Board Charger)在进行充放电时,需要DC/DC变换器同时具备大容量和双向功率传输的性能,提出了一种能够双向功率传输的三相Y-Δ型交错并联结构的CLLLC型DC/DC谐振变换器.它兼顾了多相交错并联结构的大容量特性和CLLLC结构的双向功率传输能力.该结构高压侧为Y型交错并联,低压侧为Δ型交错并联,实现较小的变压器原、副边匝比,同时使各相间自动均流.对CLLLC结构在高、低压侧谐振腔不完全对称情况的增益特性进行了分析,给出了该拓扑的参数设计方法.选取了一组参数,其可以通过变频控制在高压侧得到最高两倍的电压增益.最后通过一台频率200 kHz功率1.5 kW的实验样机进行验证,证明该型拓扑结构和其参数设计方法的可行性.     

带电更换±800kV直流线路直线塔导线线夹方法分析

为了安全、有效地开展±800 k V特高压直流输电线路带电作业,在不受电网运行方式影响下快速消除线路缺陷,探讨带电更换±800 k V直流线路直线塔导线悬垂线夹的方法。介绍了保证带电作业人员安全进出±800 k V直流线路等电位的2种方法。通过对作业方法的安全性及承力工具受力进行分析,研究出±800k V直流线路导线悬垂线夹带电更换专用工具及省力作业方法。该专用工具及作业方法安全可靠、操作便捷,实现了±800 k V直流线路直线塔导线悬垂线夹的带电更换,大大提高了供电可靠性。     

直流输电控制系统的组成及功能

介绍了高压直流输电控制系统的组成、基本控制功能及控制方式。直流极控制系统是换流站控制系统的核心,主要功能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节实现系统要求的输送功率或输送电流。直流输电和交流输电技术的显著不同在于输电过程对控制保护系统的依赖性。直流输电是建立在阀导通和截止控制上的一种电能传输方式。     

双套配置直流系统混线的查找方法

直流电源是变电站操作、保护、信号、通信自动化及后备照明电源。失却它,变电站会完全瘫痪,甚至连接该站的电网也无法正常运行。按反事故措施要求,重要变电站的直流电源需要双重配置。由于双重配置直流电源的复杂性,往往容易发生误接线。这里通过两个实例,整理出查找混线故障的安全可靠方法。它对保证改造接线正确和日后运行安全都有实用价值。     

直流输电系统CSD控制关断功能分析及改进建议

控制关断顺序是高压直流输电系统控制重要功能。介绍了控制关断功能的设置原因、启动条件和后果,指出主备直流站控均故障时,控制关断功能设计存在缺陷。对比云广特高直流控制优化逻辑,提出改进建议,这些分析和结论有助于增强系统可靠性,提高直流输电运行维护水平。     

南方电网西电东送交直流混合输电系统安全稳定性分析

随着国家“西部大开发”战略的实施，南方电网“西电东送”工程的建设进入了快速发展阶段，南方电网已成为我国第1个也是目前唯一的500kV超高压远距离交直流混合输电的大型区域电网。现以我国南方电网已经形成的“两交一直”和即将“五交两直”的交直流混合输电系统为基础，对南方电网进行分析，揭示其输电能力、薄弱环节和采取安全稳定控制措施等安全稳定特性，表明通过合理优化和正确制定安全稳定控制策略，保证安全自动装置动作的可靠性，交直流混合输电系统不仅可取得较大的输电效益，而且也可安全稳定运行。     

基于直流潮流计算的风电接入能力分析

依据电力系统分析中采用的直流潮流算法,研究了风电功率在静态安全约束下的传输功率能力,建立了传输功率约束的详细数学模型以及基于直流潮流的简化模型并给出了求解方法,对大规模互联电网建立了交流潮流与有功功率约束相结合的实用模型。通过系统中的算例表明,该方法简捷、可靠,能够满足实际分析计算需要。     

基于主动电压抬升的光伏全直流汇集与送出系统网侧故障穿越策略

光伏(PV)全直流汇集与送出系统中,高压直流(HVDC)侧发生短路故障导致功率消纳能力下降,光伏无法及时感知故障而功率不变,导致系统过压停运。为解决此问题,提出了一种基于主动电压抬升的故障穿越策略,当高压直流变压器高压侧子模块电压上升到某一水平时,增加中压侧投入的子模块总数以提升中压直流电压,配合具有故障态P-V下垂特性的最大功率点跟踪(MPPT)装置,实现子模块未过压情况下最大功率点跟踪进入限功率模式,实现高压直流变压器端口功率平衡,达到降低子模块过压、完成故障穿越的效果。对所提策略下HVDC变压器子模块过压进行了分析,并仿真验证了策略的有效性和必要性。     

云南电网与南方电网纯直流联网及外送方案研究

云南电网2013年除已有楚穗直流外、溪洛渡直流、糯扎渡直流陆续投运,届时将形成多回直流同时运行,同时形成交强直弱的模式交直流混合运行模式.在研究云南多回交直流混联电网送出存在的问题基础上,提出了云南与外网纯直流联网的构想,并通过直流联网和交直混合联网的对比分析计算,讨论了直流联网的可行性.     

抑制变压器中性点直流电流的措施研究

为了抑制在直流输电系统单极大地回线运行方式下换流站接地极附近的中性点接地变压器上产生的直流分量，分别对3种抑制措施进行了研究：中性点串联电阻接地、交流输电线串联电容和中性点串联电容接地。结合岭澳和大亚湾核电站主变的具体情况，按实测的流过主变中性点直流电流结果建立了相应的大地电网计算模型，并对在变压器中性点串联电容的方法进行了深入的分析，还根据分析结果提出了有关设备的主要技术参数。研究结果表明：抑制流入变压器中性点直流电流的最优方法是在变压器中性点串联电容。     

托卡马克中等离子体破裂时的过电压研究

为解决托卡马克放电中经常发生的等离子体破裂造成瞬间能量剧变在电源系统内的迅速传播而危及整流元件的安全且目前对破裂的预防和控制手段还不成熟的问题,对等离子体破裂时的情形进行了分析建模。电路参数的计算及MATLAB仿真发现,不同类型破裂时产生的过电压幅值和作用时间相差较大;电源系统中过电压波的传播及对整流元件影响的分析表明,一般保护难以兼顾不同类型破裂时产生的过电压冲击,因此介绍了针对等离子体破裂时产生的过电压的复合保护器,由非线性电阻和间隙组成。仿真结果和试验证明其效果良好。