三电平混合全桥DC-DC变换器全局电流应力优化与回流功率优化对比分析

三电平双有源混合全桥(hybrid three level full bridge, H-TLFB)DC-DC变换器在双重移相控制下存在回流功率和电流应力较大的问题,为此提出电流应力优化控制和回流功率优化控制两种优化控制策略。首先分析变换器4种工作模态,推导不同模态下电流应力、回流功率的表达式,通过对比求解全局内最小电流应力、最小回流功率对应最优移相比,并设计相应优化控制策略。然后基于相同传输功率段将两种优化控制策略进行对比分析,发现两种优化控制策略均可在全功率传输内对变换器进行优化。当1/2＜p＜2/3时,两种优化控制对电流应力的优化等效,当0＜p＜1/2时,两种优化控制对回流功率的优化等效。最后通过实验验证了理论分析的有效性和正确性。     

基于Cuk电路的多交错对称式均衡方案

均衡控制作为解决电动汽车电池组不一致性问题的有效方式,已发展成为汽车动力电池的关键技术之一.针对目前电感式拓扑均衡时间长、均衡速度慢的问题,本文提出了一种基于Cuk电路的多交错对称式均衡方案.以单体电池作为研究对象,引入中止参数,完成均衡策略的设计与优化,最终实现均衡控制.该均衡方案拓扑结构简单、均衡速度快,克服了传统电感式均衡能量转移路径长的缺点,并且实现了自适应调节均衡模块的控制信号占空比.最后搭建10节电池的均衡仿真模型进行验证,仿真结果表明了该均衡方案明显提高了均衡速度,改善了电池组的不一致性.     

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system, HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。     

隔离型交?直流固态变压器前后级一体化滑模控制

为了提高固态变压器(SST)控制系统的动态性能和鲁棒性,提出SST前后级一体化滑模控制方法. 根据SST前后级的非线性特性,建立整体仿射非线性的数学模型,采用输入?输出精确反馈线性化,实现前级电流环、前后级级间电压以及SST直流侧电压的解耦,加强前后两级功率传递的一致性. 将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合,进一步提高系统整体动态性能,改善系统对参数摄动的鲁棒性. 仿真和实验结果表明,在外部发生扰动时,SST采用一体化滑模控制方法能够快速、有效地调整电网侧电压、两级间电压和直流侧电压的波动,改善前、后级功率传递的一致性,在发生参数变化时仍具有较强的鲁棒性.     

基于整体能量分配的级联整流级电压平衡控制的研究

本文介绍了新一代无工频变压器大功率变换器的结构及特点,分析简化了该变换器级联整流级的电路模型。引入单相坐标变换的理论,对级联整流级在该坐标变换下的数学模型进行了详细的推导。提出了一种系统整体有功能量分配的控制方法,用于平衡级联整流级各模块直流侧的电压。仿真结果表明,该平衡策略能够较好平衡级联整流级各模块直流侧的电压,有效控制系统的有功和无功,实现整流系统单位功率因数的要求。     

双DSP有源电力滤波器的控制系统设计

为了提高有源电力滤波器APF(active power filter)的快速补偿能力和安全性,设计了一种新的基于双数字信号处理器DSP(digital signal processor)APF的控制系统,其中主DSP负责模数AD(analog digital)采样、通讯、脉宽调制PWM(pulse width modulation)、继电控制和反馈,辅DSP只分担部分谐波补偿任务,两块DSP之间通过双口随机存储器RAM(random access memory)通信;提出了针对指定次谐波补偿的基于旋转坐标变换的控制策略,通过改善硬件、软件资源的合理分配,提高了APF谐波补偿的快速性和安全性。最后搭建了双DSP的APF实验环境,通过AD采样、脉宽调制,继电控制实验,验证了该控制系统的可行性、安全性。     

指定次谐波补偿并联型有源滤波器电流重构限流策略

针对有源滤波器指定次谐波补偿时负载谐波电流突增导致有源滤波器过流的现象,在并联型有源滤波器传统比例限流的基础上,提出了一种谐波电流重构的限流策略。本策略首先利用滑窗迭代FFT的方法,求出指定次谐波电流的幅值与相位,然后通过指定次谐波电流的叠加重构出被补偿的谐波电流,重构电流与比例系数之积作为新的参考电流参与并联型有源滤波器的控制。此方法可充分利用并联型有源滤波器的补偿能力,实现并联型有源滤波器的准确限流,并能使并联型有源滤波器在超出其补偿容量的系统中安全运行。仿真和试验结果验证了本方法的正确性与有效性。     

变压器对LCL型SVG多模块并联系统稳定性的影响

采用LCL滤波器的SVG(static var generator)多模块并联补偿时,受并联模块数量以及系统变压器的影响,使得原本可单独稳定运行的SVG模块,不能满足此类系统的稳定性要求。在研究变压器对SVG多模块并联系统影响的基础上,验证了传统有源阻尼设计方法适用性的不足;进而对传统有源阻尼的设计进行了修正,给出了电容电流反馈系数和电流调节器参数的取值范围。改进的整定方法使得此类系统控制参数的设计更为准确,系统的响应和稳定裕度改善明显。仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究

为保障有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)在超过其额定容量的工况下稳定运行,提出了一种基于负载谐波电流重构的限流策略,实现有源滤波器输出指定次谐波电流的精确限流。根据补偿后电网电流总谐波畸变率(THD)最小原则构建补偿结果的评价体系,通过对电流重构波形中各次谐波含量的调整,提出了一种有源滤波器的最优补偿方案。最后利用半实物平台进行了相关实验,对比分析了负载电流在稳态和动态下,谐波电流重构与传统方法的限流与补偿效果,验证了所提重构补偿方案的正确性与优越性。     

不平衡电网下隔离型固态变压器非线性一体化控制

由多个功率变换级构成隔离型固态变压器(solidstate transformer,SST)是一种非线性、强耦合系统。由于前后2级功率传递的响应不同,系统整体的动态性能难以保证。不平衡的三相电网环境又会进一步加剧此类变流器控制难度,SST2级间电容承受的电压应力与交流侧的并网电流质量更加难以保障,影响着SST的运行安全与适用性。为此,根据SST前后级的非线性特性,建立三相电网不平衡条件下SST一体化仿射非线性模型。在此基础上,采用输入-输出精确反馈线性化的方法,实现前级电流环、前后级级间电压与SST直流侧电压的解耦,加强了前后2级功率传递的一致性,保障了SST交流侧并网电流的质量。为进一步提高系统整体的动态性能,将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合,改善了系统对参数摄动的鲁棒性。仿真和实验结果验证了以上方法的正确性与有效性。