Evaluation of fluctuating voltage topology with fuel cells and supercapacitors for automotive applications

To develop a single‐stage power conversion topology in which energy storage devices can be directly coupled, a fluctuating voltage topology is applied, leading to lower cost and more compactness with the absence of DC/DC converters. This paper investigates such a topology for automotive applications where fuel cells are directly connected to the DC bus of the inverter, resulting in fluctuating voltage across the DC bus. Further, a supercapacitor pack is also introduced to maintain the power capacity and voltage stability. The hybridization principle and practical application of such a topology are then discussed in the time domain and frequency domain. Furthermore, the transient power requirement is decomposed to design the size of fuel cells and supercapacitors. Simulation results from the modeling of the fuel cell‐supercapacitor powertrain demonstrate the feasibility and effectiveness of this topology. The supercapacitors can serve as a low‐pass filter for the fuel cells. In conclusion, the peak power requirement can be successfully achieved because of the lowered system impedance, and the fuel cells only need to supply the average power.     

零件二维视图描述及转换器设计

在二维特征类库的基础上，针对特定的ＣＡＤ系统，采用文本描述方法对特征类库中的特征赋予实例及描述基本几何实体，并进行相对应的转换，从而生成零件二维图形．     

恒定导通时间控制Buck变换器的间隔周期斜率补偿方案

提出一种改进的斜率补偿方式,用以改善恒定导通时间控制模式Buck变换器的稳定性。与传统方法相比,所提方法以数字化控制的方式间隔周期提供斜率补偿信号,能更加有效地消除次谐波振荡。此外,该方法可根据相邻周期关断时间的偏差来自适应地调节补偿信号的斜率。这使得系统在稳态时仅需少量的斜率补偿,有效地降低了补偿信号对恒定导通时间控制快速响应能力的影响。通过理论量化分析和实验对比验证了所提方法的可行性。     

直流配电网多变流器纹波谐振问题研究

纹波是直流配电网中一种典型的电能质量问题。纹波谐振不仅影响直流配电网的电能质量,还会危及系统的安全稳定运行。探究了纹波在直流侧网络结构中的谐振现象;对接入端交流侧出现电压畸变和三相不平衡等情况引起的纹波从机理上进行了分析;建立了含变流器的直流配电网的等效电路,推导了变流器接入个数及接入位置对纹波谐振的影响关系;考虑各变流器间的耦合作用,推导了各变流器之间的耦合系数,研究了耦合作用对纹波谐振的影响。仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

基于无谐波检测和选择性谐波补偿原理的组合式同相供电系统控制策略

针对组合式同相供电系统同相补偿装置(CCD)的常规控制方法受负载电流检测精度影响严重,且不能良好跟踪高速铁路负载高次谐波电流的缺陷,提出一种选择性谐波电流控制策略。该控制策略仅需要保留CCD的两单相变流器输出电压、电流的检测部分,不需要检测负载电流;并通过矢量比例积分控制器对连接负载的单相变流器输出电流误差中的各次谐波单独跟踪。该设计方法不受负载电流检测精度的影响,对牵引负荷各个频段谐波都具有良好的跟踪性能。利用MATLAB/Simulink搭建组合式同相供电的常规控制模型、改进控制模型和基于改进控制策略的半桥四臂模块化多电平电路模型,对交-直型、交-直-交型、混跑3种负载分别进行控制,仿真验证了改进电流控制方法的正确性以及在实际工程实现中的有效性。     

风机中参数变化对变流器直流侧电容可靠性的影响分析

以风电机组功率变流器可靠性评估为背景,给出了一种直流侧电容的可靠性评估方法。基于电容的损耗计算方法,结合热网络结构,构建了直流侧电容的可靠性分析流程。综合考虑电容的可靠性影响因素,分析了环境温度、风速、电容等效串联电阻及热阻的变化对直流侧电容可靠性的影响。以某风电场2 MW双馈风电机组结合实际风速、气温数据为例进行验证,实例结果验证了理论分析的正确性。讨论了当风电变流器实际工作时,利用优化变流器直流侧设计或电容的散热环境等措施提高直流侧电容的可靠性,结果表明了所提方案的可行性。     

电动汽车充电站直流接入技术研究综述

针对电动汽车及电动汽车充电站以直流方式接入电网的接口电路、控制方法等问题,对电动汽车接入直流电网的难点技术进行了研究。结合直流配电网技术的发展以及目前国内外已有的研究成果,提出了电动汽车充电站接入直流配电网的合理方式。同时,详细分析了以双向DC/DC变流器为主的接口换流装置的种类与功能,并以是否带电气隔离为切入点,将双向DC/DC变换器分为两类,并从拓扑结构、效率、控制难易等方面深入比较其利弊,最后针对三种典型的双向DC/DC变换器进行了比较与效率分析。研究结果表明,双向三电平变换器以其高效、拓扑结构简单、可靠等诸多优点最适于应用于接口技术中。     

CLL谐振变换器谐振电路参数优化设计

CLL谐振变换器谐振网络电路参数的设计关系到变换器性能的好坏。基于基波近似法,并结合特征阻抗分析方法,提出一种CLL谐振变换器谐振网络电路参数优化设计方案。详细分析了CLL谐振变换器的直流增益特性、谐振网络电流有效值和谐振电容电压应力,同时采用特征阻抗分析方法给出了实现开关管软开关的限制条件。实验结果验证了所提方案的正确性。     

并联换流器高压直流输电系统控制策略

随着中国高压直流输电技术的发展,在直流工程分期建设和融冰方式运行方面,并联换流器结构受到越来越多的关注。文中详细分析了并联结构的四端直流输电系统特点,提出了整流站定直流电流控制、逆变站定直流电压控制且附加直流电流平衡控制功能的多端直流系统协调配合方式。该方式不仅最大程度地保持了双并联直流系统的相对独立性,简化了多端直流系统控制策略的设计,而且可以实现并联换流器间功率的灵活分配。由于换流器的并联和解并联是系统运行的关键技术,文中提出了详细的第二换流器解锁及第一换流器闭锁控制策略,并基于PSCAD/EMTDC搭建了四端并联直流系统的详细控制策略模型,验证了所提控制策略的有效性。     

A new arrangement of Z‐source AC–AC converter and its closed‐loop control system

In this study, a Z‐source alternating current‐to‐alternating current (AC–AC) converter with a specific topology, which can provide both buck and boost modes, is investigated. This converter, which can be implemented easily, utilizes only two switches with complemented commands. A comparison between the Z‐source AC–AC converter and a conventional thyristor voltage controlled one is presented here, and it shows that in the most areas, the Z‐source converter provides a faster response and lower total harmonic distortion of the output currents than the conventional one. Moreover, the Z‐source converter is also extended to the multiphase systems. In addition, a new arrangement of this converter is proposed here to remove the isolated single‐phase sources. Furthermore, an open‐loop method is proposed for soft‐starting applications. Finally, a closed‐loop control system is also suggested for a three‐phase Z‐source converter to soft start and control the speed of an induction motor. Computer simulations show the validity and effectiveness of the proposed schemes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.