一端稳压一端稳流型软开关双向DC/DC变换器(Ⅰ)——电路原理和控制策略

提出了一种适合于高低压变换的软开关双向DC/DC变换器,该变换器为隔离Boost变换器和全桥变换器组合而成的电流-电压型拓扑.详细分析了能量双向流动和实现软开关的原理.提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换.采用一种启动电路,可抑制Boost模式启动时的冲击电流.     

基于DSP控制的双向DC/DC变换器研究

分析了由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器原理;研究了适用于Boost变换器的无源软开关电路.在数字控制的硬件平台基础上,提出了一种一端稳压、一端稳流的控制策略,实现了能量双向流动的自由转换.最后给出了实验波形;验证了理论分析.     

基于PLECS的双向DC/DC变换器控制策略设计

用于连接不同电压直流微网间的双向DC/DC变换器,能够实现直流微网间能量双向流动,有利于直流微网内部能量的消纳利用。分析了用于连接不同电压直流微网间双向DC/DC变换器的工作原理,提出了一种改进PI控制新策略,并通过小信号建模分析了该控制策略的稳定性,利用PLECS仿真验证了该控制策略的有效性。     

带耦合电感的双向DC/DC变换器电路分析

利用双向DC/DC变换器电路,实现了不间断电源(UPS)蓄电池充放电系统中能量的双向流动及直流总线电压的稳定,从而提高了系统效率;通过添加耦合电感,使DC/DC变换器具有高升降压比,从而减少了铅酸蓄电池的单体个数,降低了UPS系统的总成本。在此,分析了一种带耦合电感的双向DC/DC变换器电路;详细分析了变换器的工作原理和主电路参数设计,通过仿真与实验验证了该方案的可行性。     

适用于ISOS拓扑的高压DC/DC变换器研究

在电力电子变压器和直流配电网等领域,需要采用DC/DC变换器双向传输能量。为了适用不同电压等级电网,研究适用于ISOS拓扑的双向DC/DC变换器,采用双向LLC谐振实现能量双向流动时开关器件的ZVS和准ZCS,使用均压电阻实现系统的稳态均压。首先描述双向LLC谐振变换器的工作波形,然后采用基波分析法对电路的增益特性进行分析。将适用于ISOS拓扑的增益特性及软开关的实现条件作为双向LLC谐振网络设计的依据,并对高频隔离变压器和ISOS拓扑的均压电路进行分析与设计。最后研制2个6.25 kW的变换器,对所提出的设计方法进行验证。试验证实变换器能够实现能量双向传输时开关器件的ZVS和准ZCS,并且能量双向流动时变换器具有相同的增益特性,同时变换器的串联不均压度小于3%。     

一种风光互补发电系统中双向DC/DC变换器研究

介绍一种应用在风光互补发电系统中的双向DC/DC变换器.该双向DC/DC变换器除了具有对蓄电池充放电实现有效控制,延长蓄电池的使用寿命等特点外,该双向DC/DC变换器的最大优点是提高风光互补发电系统的运行效率,以及对能量的智能管理.双向DC/DC变换器承担系统的能量传递工作,因此有效并合理地控制双向变换器是实现该系统诸多优点的核心.在实验室通过一实验样机验证了其正确性和合理性.     

数字控制级联式双向DC／DC变换器的研究

对由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器的原理进行了分析,并研究了一种适用于Boost变换器的无源软开关电路。在数字控制的硬件平台之上,提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换。最后给出了实验波形,从而对理论分析进行了验证。     

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。     

一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器

以燃料电池电动车(FCEV)为应用背景,提出了一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器。变换器具有两种工作模式,可以根据能量流动方向自动选择对应的工作模式。能量正向流动时,采用脉冲宽度调制(PWM)方式,变换器等效为有源箝位隔离型Boost变换器,通过采用次级谐振倍压实现整流开关管零电流开关关断。能量反向流动时,采用脉冲频率调制(PFM)方式,变换器等效为半桥LLC谐振变换器,无需辅助电路初、次级开关管均能实现软开关。给出了变换器工作原理分析及设计方法。最后,搭建了一台500W的样机,实验结果验证了所提变换器的优良性能。     

全数字双向DC/DC变换器的研制

为了能在控制能量双向流动的同时获得更高的工作效率和更好的控制性能,提出了一种应用同步整流技术并采用全数字控制的新颖双向DC/DC变换器。文中介绍了系统的基本构成,分析了电路的工作原理。实验结果验证了该设计方案的优越性。     

三峡直流工程直流谐波规范及滤波器型式要求

三峡电力外送规划中,拟采用两采５００ｋＶ直流输电线与华东联网,其输电距离、线路电压等级及走向均与葛南直流输电大体相同,对谐波干扰的控制而言,应有连贯性。星葛南直流工程投产后发生直流谐波严重超标,为使三峡直流工程中避免类似情况出现,根据葛南工程经验和目前直流工程发展趋势,提出了三峡直流谐波的控制范围及滤波器选择时应注意的问题。     

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。     

应用于直流配电网的双向全桥直流变换器比较分析

对电容缓冲式直流变换器采用死区时间移相控制。通过比较分析电容缓冲式直流变换器与非缓冲式直流变换器的开关特征,得出了缓冲电容对高频环节波形特征、功率传输特性以及回流功率特性的影响,并推导了可以统一描述这2种不同拓扑结构的传输功率表达式与功率因数表达式,进而得出两者之间的联系与区别。对缓冲电容的取值进行了理论分析,提出缓冲电容的选取方法。仿真与实验结果表明了理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响

采用灵敏度分析方法对交直流输电系统稳态运行条件下的相互影响作了详细分析。分析了直流输电系统控制参数变化对直流输电系统输送的有功功率和需要的无功功率的影响,进而导致交直流连接节点电压的变化情况。采用解耦求解与联合求解2种方法讨论了不同控制方式下,直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响。结合交直流输电系统的计算结果,总结了直流输电系统电压设定值、电流设定值、触发角(或熄弧角)设定值、功率设定值以及换流变压器变比对换流器有功功率和无功功率的影响,以及这些控制量对交直流连接母线电压幅值的影响。其影响的大小和方向取决于系统采用的控制方式以及系统网络参数。运用所提出的方法易从计算得到的灵敏度矩阵中分析交直流输电系统之间稳态运行条件下的相互影响。     

Multi-input DC/DC converter based on the multiwinding transformer for renewable energy applications

A multi-input DC/DC power converter based on the flux additivity is proposed in this paper. Instead of combining input DC sources in the electric form, the proposed converter combines input DC sources in magnetic form by adding up the produced magnetic flux together in the magnetic core of the coupled transformer. With the phase-shifted pulsewidth-modulation (PWM) control, the proposed converter can draw power from two different DC sources and deliver it to the load individually and simultaneously. The operation principle of the proposed converter has been analyzed in detail. The output voltage regulation and power flow control can be achieved by the phase-shifted PWM control. A prototype converter with two different DC voltage sources has been successfully implemented. Computer simulations and hardware experimental results are presented to verify the performance of the proposed multi-input DC/DC power converter.     

柔性直流输电技术在江北电网中的应用研究

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器技术为基础开发的新型高压输电技术,在改善交直流相互影响和提高电网稳定性方面具有显著作用。文中针对重庆江北电网中存在的下网负荷分布不均、金山变电站失电风险以及220 kV侧短路电流裕度小等问题,分析了柔性直流输电的技术特点及在城市配电网中的工程应用,结合重庆江北电网运行问题,提出了交、直流两种方案解决220 kV电网中金山变电站500 kV失电后产生的过载问题,并提出了应用柔性直流输电技术解决110 kV电网中220 kV变电站负载不均衡的问题,为其他工程应用柔性直流输电技术提供指导。     

预防多馈入直流输电系统换相失败的直流功率控制方法

为了预防多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败的问题,提出了一种直流功率控制方法。在定量分析直流功率对逆变侧换流母线电压影响的基础上,利用回降故障直流功率、增大系统电压稳定裕度的方法防止换相失败。该方法根据逆变器之间的相互作用关系,将多馈入直流输电系统换相失败分为2种不同场景,针对不同场景设计了相应的直流功率控制策略,并给出了对应的直流功率控制启动判据,计算了直流功率调节量及其调节速率。在PSCAD仿真平台搭建多馈入直流输电系统模型,所提出的直流功率控制方法能够有效避免多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败。     

交流和直流输电线路的经济比较

为比较交直流输电线路的经济性能,首先指出,在采用可控并联电抗器的条件下,交流输电线路的长度和传输功率不受限制。交、直流输电经济比较的准则为线路长度、传输功率、导线功耗和导线电流密度均相同,因此交流相电压应与双极直流的极地电压相等,从而两者的导线重量和价格相同,线路杆塔总的机械负荷和价格亦大体相同,但直流线路的两侧要求设置十分昂贵的换流站和无功能源,故而直流输电的总费用远比交流高;对远距离输电线路常需与中间系统相连的问题,交流线路只用投入联络变压器,而直流线路则需设置代价高昂的换流站。过去人们常将直流极地电压等同于交流相间电压而作对比,得出≥1000km距离时的直流线路要比交流线路更为经济的不适当结论。由于以上主要原因,欧洲国家(包括俄罗斯)不采用架空直流输电线路。     

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。