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。     

移相全桥DC/DC变换器数字控制器设计与仿真

近年来DC/DC变换器向小型化、模块化和智能化的方向发展,数字化的变换器控制设计成为了研究热点。针对移相全桥DC/DC变换器的小信号动态模型,阐述了其数字控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink,搭建了数字控制器的仿真模型,对控制器的设计方法进行了验证。     

基于IGBT软开关的DC／DC变换器应用研究

采用一种新型双向DC/DC变换器的拓扑结构,将软开关技术和移相PWM控制技术以及双向DC/DC变换器技术有机结合起来,有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声,为双向DC/DC变换器提高开关频率、效率以及降低尺寸及重量提供了良好的条件。同时,还保持了常规的硬开关全桥PWM双向DC/DC变换器拓扑结构简洁、元器件电压和电流应力小等一系列优点。     

蓄电池充放电的双向DC/DC变换器研究

铅酸蓄电池的充放电过程是影响其使用寿命的重要因素之一,在充放电过程中存在着充电时间长、温升高、析气严重等问题。针对充电时间长这一问题,分析了能量流动的影响因素,提出了一种新型双向DC/DC变换器,该变换器采用耐高压的IGBT器件的桥式电路和零电压移相控制对蓄电池进行充放电;分析了双向DC/DC变换器拓扑及其软开关特性,并利用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明,采用零电压相移控制的双向DC/DC变换器能够对蓄电池进行快速可靠的充放电且能稳定输出电压,从而为光伏系统提供稳定电源,提高蓄电池的使用寿命。     

基于爬山法的双Boost双向DC/DC效率优化研究

在满足输出电压条件下,基于脉宽调制(PWM)与移相控制策略结合的隔离型双向DC/DC变换器存在多个移相角和占空比的组合,但是变换器在不同移相角和占空比组合下的传输效率并不相同。为了提高基于PWM与移相控制策略方法隔离型双向DC/DC变换器的传输效率,提出一种基于爬山算法的效率优化方法。所提方法将不同移相角和占空比的组合作为算法的解,传输效率作为评价函数。基于初始条件下,用爬山法对移相角和占空比进行校正,以获得变换器最大的传输效率,该方法能快速找到变换器全局最优解。最后,实验验证了通过爬山算法实现双向DC/DC变换器获得最大效率的可行性。     

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR) DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明：与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。     

适用于ISOP拓扑的DC/DC变换器研究

在交直流混合微电网和电力电子变压器等领域,由于电压较高、功率较大,通常采用ISOP拓扑进行能量的双向传递,本文研究适用于ISOP拓扑的双向LLC谐振DC/DC变换器,采用H桥2个桥臂驱动脉冲移相的方式,解决变换器预充电电流过冲的问题;对于组成ISOP拓扑的变换器之间的移相特性进行了分析与计算,对ISOP拓扑双向传输能量的均压及均流特性进行了分析与设计;采用均压电阻实现ISOP拓扑串联侧的稳态均压,并对双向LLC谐振DC/DC变换器的谐振网络进行了分析与计算;最后研制出由20个双向LLC谐振变换器组成的ISOP拓扑,对文中提出的设计方法进行验证,试验证实变换器移相启动过程中无电流过冲、并实现了基准桥臂的ZVS和移相桥臂的ZCS或者准ZCS,而且变换器组成ISOP拓扑的动态和静态的均压均流满足要求。     

磁集成式双向DC/DC变换器的DCM模式分析

现有的关于双向DC/DC变换器的研究大多是分析在continuous current mode(CCM)的工作模式,而双向DC/DC变换器的discontinuous current mode(DCM)的工作模式少有人研究。然而,DCM模式被广泛应用在双向DC/DC变换器中,而且轻载时变换器的效率对延长装置的使用寿命至关重要。详细分析了双向DC/DC变换器Buck工作模态的DCM工作模式,此分析方法也可以扩展到N相双向DC/DC变换器。控制脉冲由TMS320F2812产生,闭环控制采用误差动作影响小、增量式与最近采样值无关和进行切换时,冲击较小的增量式PI算法,这样可以使输出电压和电流更加稳定。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

基于双向DC/DC变换器锂离子电池充放电控制研究

在对已有双向DC/DC变换器进行优化设计的基础上,提出一种适于光伏系统中不完全放电的锂离子电池的两阶段充电控制策略。在Matlab仿真环境下,搭建了基于双向DC/DC变换器的充放电仿真电路和独立光伏系统整体供电电路,并在负载变化的不同条件下进行了仿真,检验了电路拓扑结构的正确性以及充放电控制策略的合理性。     

双半桥双向DC/DC变换器分析和控制

研究了双半桥双向DC/DC变换器的工作原理和控制策略。首先分析了该拓扑的工作原理及正向工作模式,然后推导了变换器输出功率与移相角、占空比及开关频率的关系,并给出了软开关的实现条件,再分析了环流的产生机理及影响因素,提出了抑制环流的方法,并提出了PWM加移相的控制策略和调整开关频率相结合的控制策略,最后通过对不同控制策略仿真,验证了该控制策略的可行性。     

隔离式DC/DC变换器的建模与控制

根据隔离式DC/DC变换器的基本原理,在低频、小信号、小纹波3个假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了正激直流变换器的小信号数学模型,采用超前-滞后校正装置对系统进行了串联校正,并利用Matlab软件进行校正辅助分析。在此基础上组建了电压型闭环自动控制系统,实验结果表明系统具有良好的动静态性能,验证了该数学模型的正确性以及控制策略的合理性。     

基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制

对于以可再生能源发电为主的微电网系统,直流微电网以显著优势成为新的研究热点。针对目前已有直流微电网控制的不足,采用了基于直流母线电压信号（ＤＢＳ）的协调控制策略,简化了控制结构,避免了通信线路的建设;完善了系统结构,加入对微型燃气轮机的控制;对直流微电网的运行模式进行了分析,设计了各分布式电源的优先级别和输出特性,实现了运行模式之间的平滑切换;最后在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网仿真模型,对其在各种运行状态进行了仿真验证,结果表明所采用的控制方法能够实现直流微电网的协调控制。     

高性能模糊PID控制DC/DC变换器

针对DC/DC变换器这种强非线性系统,提出了一种模糊PID控制器,它基于优化的PID控制器,通过模糊控制对PID控制器进行增益调节.现以TMS320F240 DSP为核心控制器件,以Buck变换器为实验平台,设计了系统硬件电路.计算机仿真和实验结果证明,该控制策略有很好的控制性能,且算法实现比较简单,同时控制模块的设计简单,可靠性高,是一种较实用、易实现的控制算法.     

一种直流电机的加速度控制研究

提出了一种基于卡尔曼滤波器和状态观测器的加速度估计方法,卡尔曼滤波器估计出最优的速度信号,状态观测器根据速度信号和电流传感器得到的电流信号获取准确的加速度信号。直流电机采用位置、速度和加速度三环控制方式,实验结果表明:该法有效地提高了直流电机的速度控制稳定度。     

开关变换器的时变滑模控制方法研究

提出ＤＣ／ＤＣ开关变换器变滑模控制的统一综合方法，并以Ｂｕｃｋ型变换器为例，对其闭环特性进行了分析，给出其在滑模面上的等效控制与运动方程。计算机仿真及实验得到 与理论分析相一致的结论。     

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。     

反馈控制型PWM DC/DC变换器的建模分析与混沌控制

利用拉氏变换求解方法建立反馈控制型PWM DC/DC变换器离散迭代模型,与以前的平均模型对比,证明此方法的先进性,并利用它进行分析.把自适应控制方法和参数同步的概念应用到DC/DC变换器的混沌控制当中,利用Matlab仿真软件和电路实验证明它的先进性和有效性.     

基于电压前馈的DC/DC变换器双闭环控制策略

提出了基于非隔离型Weinberg变换器的航天器用电源控制器(PCU)中蓄电池放电调节器(BDR)的控制系统,应用状态空间平均法建立了Weinberg变换器动态小信号模型。为实现蓄电池整个工作范围内系统的稳定,提出了基于输入电压前馈的非隔离型Weinberg变换器的双闭环控制策略,设计了电流内环、电压外环,最后搭建了实验样机,实验证明系统具有良好的瞬态响应速度和整个输入电压范围的恒定带宽的优点,证明了模型的正确性和控制策略的有效性。     

基于DSP的飞机地面静变电源DC/DC模块

简单叙述了飞机地面静变电源的工作原理、控制策略的选择,并使用DSP320F2812完成其中的移相全桥DC-DC变换器的控制,且对控制算法进行了仿真。仿真结果表明,此法能较好地跟踪输入的变化,达到控制的要求。