光伏发电系统中超级电容器充电策略

利用超级电容器改进型RC模型对不同充电方法下超级电容器的充电效率进行了分析。提出了基于Boost级联Buck变换器(Bo CBB)的光伏电池对超级电容器充电系统,前级Boost变换器与光伏发电系统连接,使用改进型扰动观察法进行光伏电池的最大功率点跟踪控制,后级Buck变换器使用分段式充电策略对超级电容器进行充电。基于该电路,提出了完整的超级电容器充电系统控制方法。提出了使用等效电流源分别对Bo CBB的前后级电路进行建模的方法,基于该方法进行了充电系统主电路的建模以及电流环控制器设计。最后对不同光照情况下的光伏电池对超级电容器充电效率进行了仿真分析,并搭建了实验平台,通过2组对比实验,验证所提出的充电策略能够有效提高光伏电池对超级电容器的充电效率。     

直驱风电系统升压斩波器的设计与控制

直驱风力发电系统使用不控整流电路实现交直变换,在风速较低时发电机输出电压很低,需要在整流电路后加上Boost升压斩波电路实现升压,以保证后接逆变电路正常工作.阐述了直驱风力发电系统构成,详细分析了直/直升压变换电路的原理与设计方法,给出了升压斩波电路各元件的参数选择,并对2.2 kW实验系统完成了设计、制作.运行结果表...     

带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器

为消除Boost变换器用于两级功率因数校正(power factor correction，PFC)器前级时的升压作用对输出电压的影响，作者用充电泵功率因数校正变换器构造了有源浮充平台电路，并将其应用于单相Boost型PFC变换器中，设计了带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器。该变换器保持了传统Boost型PFC变换器的优点，输出电压大大降低，拓宽了PFC电路的应用范围，为设计后级DC-DC变换器提供了便利。仿真分析和实验结果均表明，该变换器的输出电压大大降低，可实现单位功率因数校正，具有良好的动态性能。     

带孤岛检测的两级式光伏并网系统重复控制技术

实现了两级式光伏并网逆变器的设计和仿真.并网逆变器采用两级式拓扑结构,前级DC - DC整流部分使用Boost电路实现最大功率的跟踪控制,后级DC - AC逆变部分实现与电网的并网控制.针对孤岛问题,系统引入有源频率偏移检测技术,能较好地实现孤岛保护控制功能,且孤岛检测输出作为重复控制器的参考输入信号,进一步保证了并网...     

新型单相光伏并网逆变器的研制

为满足小型家用单相光伏发电系统的需求,研制了一台6 kW单相光伏并网逆变器.该逆变器前级采用Boost电路,后级采用全桥逆变电路.全桥逆变电路采用单极性倍频正弦波脉宽调制(SPWM)调试方式,使逆变器在开关频率较低的条件下,输出电流波形畸变率能满足相关标准要求.逆变器控制系统采用基于比例谐振(PR)控制器的电流环及电压...     

一种新颖的两级式光伏并网控制方法

光伏屋顶发电系统通常采用两级式Boost+逆变器的拓扑结构,为提高系统运行效率,提出了一种新型控制方法。实时判断光伏输出电压与电网瞬时电压绝对值大小的关系,当光伏输出电压高于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器停止工作;而当光伏输出电压低于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器执行直流母线稳压功能,后级逆变器控制实现最大功率点跟踪(MPPT)及单位功率因数逆变并网要求。通过仿真和实验验证了这种方法具有前级开关管动作次数少,能够有效地提高系统效率并同时确保系统并网电能质量等优点。     

5V/90A全砖体积DC/DC模块电源研制

为提高低压大电流DC/DC模块电源同步整流电路的利用率,解决宽范围输入电压等问题.提出了新的Boost+Full-bridge犁两级拓扑结构:第1级足由单相或者多相Boost构成的调压电路.将输入的宽范围电压升至某个值;第2级是50%占空比的全桥电路,将中间总线电压变换至电源输出电压,输出电压信号经隔离反馈网络得到调节第1级电路占空比的控制信号,从而使系统实现闭环控制.为了验证该拓扑结构的性能,将其作为24V额定输入、5V/90A输出模块电源的主电路拓扑,制作了全砖体积(117mm×56mm×12mm)实验样机.结果证明该拓扑具有低损耗、低EMI等特性,非常适用于低压大电流输出场合.     

伪直流链逆变技术在光伏逆变器中的应用

提出一种新型光伏逆变器,采用伪直流链逆变技术,将传统逆变技术与软开关技术相结合,使逆变器前级直接输出工频全波整流电压,后级只需进行电压极性翻转。加上倍压整流电路的引入,使其与传统光伏逆变器相比,具有升压比大、效率高、体积小、滤波效果好等优点。对该逆变器运行机理和工作模态进行了分析,通过实验证明了该方案的可行性,给出了实验相关波形和不同负载下的工作效率。     

采用交错并联技术的电动三轮车光伏充电控制系统

利用太阳能对电动三轮车充电具有较大的应用价值。该文采用扰动观察法和交错并联技术,为电动三轮车设计一种Boost升压变换充电系统。对电动三轮车锂电池采用恒流–恒压充电方式。设计双相交错并联Boost升压电路及其充电算法,仿真表明设计的充电算法有较好的稳定性。对电动三轮车锂电池恒流充电阶段的扰动观察法算法进行仿真,表明在相同扰动步长下,交错并联Boost升压电路具有较低的光伏电池输出电流纹波及输出功率振荡。室内测试表明,在恒压限流充电算法下,设计的充电系统具有较好的输出特性。对光伏电动三轮车进行户外充电测试,表明在恒流充电阶段,光伏电池始终工作在30V左右的最大功率点电压处;在正常负载情况下,充电效率达到95%以上。     

基于Non-MPPT算法的区域光伏消纳控制策略

基于两级式光伏发电系统环境自适应算法以及光伏阵列分布式结构,提出一种适用于区域光伏消纳控制的Non-MPPT（maximum power point tracking）算法,力主解决光伏发电系统出力过剩问题。该算法基于光伏模块分布式前级优化器,实现不同环境下光伏模块分散控制,并通过光伏模块输出电压、电流随机变量,导出光伏电池环境修正参数,进而实时修正区域光伏模块最大功率电压,使其最大功率电压实时跟随外部环境变化,并结合电导增量法,实现不同环境下光伏阵列全局最大功率跟踪。而后,若区域性电网光伏发电系统出力过剩,则将区域光伏按其实际出力情况进行分区管理,以区域电网对其出力分配额度为控制目标,推导出光伏阵列对应输出电压,并将其引入至光伏发电系统前级Boost电路,通过修正Boost电路占空比,使光伏发电系统输出功率快速跟随主网需求指令,解决了区域内光伏过剩出力的消纳问题。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建两级式三相光伏并网系统,验证该算法在电力系统应用中的有效性。     

电动汽车太阳能电源补充系统的研究

主要研究太阳能电源补充系统,将太阳能电源输出电压升压至240 V,为蓄电池直接充电,并进行电池的自动维护。通过对蓄电池充电、太阳能电池板特性的一系列研究,设计、制作、调试出一套充电系统。重点研究太阳能不稳定电压的升压变换及其利用最大化的实现,充电电路的节能,电池充电和维护策略的优化,方便电动汽车用户电源管理方案设施。     

基于扰动观测器的广义风/光一体化控制策略研究

随着光伏、风电等分布式可再生能源高比例接入微电网,其发电出力不确定性给微电网的安全稳定运行带来显著的压力。提出了一种基于广义风/光同构模型的扰动观测器。首先通过建立风机接口整流器状态方程与光伏接口Boost电路状态方程的类比模型,提出了单输入单输出的风/光同构等效模型,使风机和光伏可以达到广义模型一致性。其次,针对光伏、风机等分布式能源出力不确定所造成的状态变量部分未知问题,通过引入连续时间模型的扰动观测器对等效的广义Boost模型进行控制,在光照或风速变化时,可以实现迅速跟随变化,同时随着时间的推移,扰动观测器可以实现无差调节,从而达到消除扰动而带来的部分状态未知的目的。更进一步,利用电压-电流双扰动观测器可以获得稳定的风/光混合系统的输出电压、电流及功率,并且输出量迅速达到给定值。最后通过仿真验证了所提出方法的有效性和可靠性。     

H桥级联式SSSC直流侧电容值选择及自励启动充能策略

为了保证H桥级联式静止同步串联补偿器（SSSC）的安全、稳定运行，减少其对电网的谐波注入，依据SSSC直流侧及交流侧的数学关系，提出了一种计及SSSC的输出谐波和直流侧电压波动的直流侧电容值的选择方法。根据SSSC与电网的串联结构关系，考虑到充能过程对电网的干扰最小，提出了结合电子旁路轮换的二极管整流、等效Boost电路及全有功脉宽调制（PWM）整流3种直流侧电容自励启动充能方案，其中全有功PWM整流方案综合性能最优。最后，通过EMTDC/PSCAD仿真及实验验证了文中结论的正确性。     

一种小功率风光互补路灯控制器

根据风能和太阳能在时间和空间上的能量互补,设计了一种小功率风光互补路灯控制器。该控制器主要由升压型直流变换电路和单片机控制电路组成,可根据蓄电池的不同储能状态对光伏板与风力机输出进行功率控制。控制器使用微芯公司的PIC16F系列8位单片机,单片机输出基准信号到脉宽调制芯片,芯片根据负反馈输出不同占空比的PWM波来控制系统输出,控制器兼有过充电、过放电和短路保护等功能。实验证明,所设计的控制器能利用风能和太阳能精准地给蓄电池充放电并实现各种保护。     

基于PIC16F887的垂直轴风电控制装置

针对风力发电机输出电压变化不定问题,设计一种基于PIC16F887的风力发电机电压控制装置。该装置的主电路包括:EMI滤波器滤波电路,二极管和RC组成的整流滤波电路,绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关功率管的Zeta斩波电路,以及后续处理的电路。控制电路包括单片机、转速采集模块、电压采集模块、显示模块、驱动模块。该控制装置主要用于同轴型直驱式永磁风力发电机的电压控制,当风力大小变化时通过PIC16F887单片机生成PWM来改变IGBT的占空比,调节风力发电机的输出电压,使得电压保持某一特定值不变。     

一种适用于独立运行风电系统的变流器

小型独立风力发电系统可以有效解决偏远地区的供电问题.研制了一种适用于小型风电系统的变流器,使用三相半控桥作为输入侧整流电路,使变换器可以适应较宽的风速范围,高风速时能够有效限制流入变流器的功率,可以省掉常规使用的卸荷电路.由单片机构成的数字触发电路对晶闸管进行控制,由基于EPROM的数字SPWM调制器实现全桥逆变器的二重移相PWM控制.试验结果表明所选用的电路结构和控制策略实现简单、可靠性高,具有较宽的输入电压范围,能够输出良好的正弦电压波形.     

便携式太阳能多功能电源设计及测试

针对户外休闲、野外工作者有时需要应急电源的情况,设计了利用太阳能电池进行充电的多功能电源。将太阳电池组件的能量通过充电控制电路为内置的蓄电池充电储存电能。介绍了电路工作原理,通过调试实现了DC5V、12V、4.15V、AC 220V电压输出。具有蓄电池充电欠压和过压显示及自动断开、5号电池限流/限压充电及充满显示和自动断开、锂电池4.15V快速可调的限压充电等功能。通过逆变实现的AC 220V输出,可为5 W以内电器提供交流电源。USB 5V、DC 12V最大输出电流1A,可根据不同的接口为手机、MP3等小功率电子产品充电或供电。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术

当前主流的风力发电系统采用"双馈电机 双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流 升压斩波 SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。     

基于碳化硅器件的无线充电系统电源设计

碳化硅(SiC)器件耐高频高温、散热性能好、导通电阻小,应用于无线充电系统可有效提高无线充电系统的效率。文中首先对比了SiC材料与Si材料的特性,在此基础上研制了一套基于SiC器件的无线充电系统电源装置。该装置由整流模块和逆变模块构成,输入端接市电,且装置的整流模块具有功率因数校正功能。文中详细给出了整流模块的整流桥选型策略、滤波电路参数设计方法、Boost电路功率器件和无源元件设计原则及开关管控制电路设计方法,还给出了逆变模块的开关管选型策略、开关管驱动电路和开关管保护电路的设计方法。最后,实验结果验证了方案的有效性和可行性,输入侧实现了高功率因数,逆变电路开关管电压振荡得到抑制,实验样机的效率峰值可达98.2%。     

整流器可控上电电路的研究

由于冷态电解电容储存电荷为零,不采取措施的情况下上电,将引起整流电路较高幅值的浪涌电流,轻者引起上电失败,重者危害电路安全.该文提出一种直流回路电压可控的上电电路,对十三相整流电路可以实现直流回路电压任意波形上电,对于单相整流电路可以实现高功率因数上电.给出了电路拓扑,对其工作原理进行了理沦分析和仿真验证,所得结果表明...