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。     

多重双向H桥DC/DC变换器的研究

为了满足电池测试设备要具有较宽的输出电压范围的要求,本文采用了一种宽电压范围输出的双向DC/DC变换器电路拓扑,并通过对基本单元的多重化并联,达到了减小电流纹波、电流谐波含量和系统体积的目的.文中详细分析了多重双向H桥DC/DC变换器的工作原理、参数设计和控制方法.本电路应用于100kW动力锂离子蓄电池测试设备中.样机...     

基于混合储能的新型双向DC/DC变换器控制研究

基于超级电容与蓄电池混合储能系统越来越多地应用于电动汽车领域,作为其中的能量控制元件——双向DC/DC变换器的研究也越来越受到重视。不同的双向DC/DC变换器影响系统的成本、效率和性能。选择一种新型非隔离型双向DC/DC变换器,其具有电压增益高、开关器件应力低及电流纹波小等特点,能够有效减小开关器件的损耗,提高系统能量传输效率。推导出相应模式下的控制器模型,并采用电压外环、双电流内环的控制策略,控制能量的双向流动。最后进行理论仿真以及实验验证,结果表明理论分析的正确性。     

数字控制双向全桥DC/DC变换器分析设计

数字控制双向DC/DC变换器采用有源箝位抑制开关管的电压尖峰,实现了电压型全桥开关管的零电压零电流开关(ZVZCS),减小了电流型全桥开关管的开通损耗。分析了双向全桥DC/DC变换器的工作原理,给出了数字控制系统设计,调试出一台250 V/5 A的实验样机。实验结果表明,该双向全桥DC/DC变换器效率高,控制方案有效可行。与传统的模拟控制相比,数字控制调试方便,单片机外围控制电路简单,具有良好的应用价值。     

宽输入电压的双向DC/DC变换器的研究

为了适应不同光伏发电储能系统直流母线电压,扩宽输入电压范围,设计了一种宽输入电压的双向DC/DC 变换器.该变换器采用级联式拓扑结构,前级由四开关Buck-Boost变换电路构成, 采用脉冲宽度调制的控制策略, 后级由L-LLC谐振变换电路构成,采用脉冲频率调制的控制策略,通过调节前级变换电路的占空比和后级变换电路 的开关频率,达到扩宽输入电压范围的目的.仿真结果表明, 所提出的双向DC/DC变换器的输入电压变化范围为 100~1000V,并具有良好的稳压效果.     

基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器

此处提出了一种用于储能系统的基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器。该变换器在实现双向升降压的同时进一步扩大了双向变换器的电压增益,可以适应不同电压等级的储能电池;相同电压增益下功率器件占空比有效降低,进一步减小了输入电流纹波,有助于提高电池充电性能。分析了放电和充电两种工作模式的工作原理,并搭建实验样机进行验证。实验结果表明在输出电压稳定的工况下,该变换器放电模式可以实现0.5～5倍的电压增益,充电模式可以实现0.2～2倍的电压增益,证明了所提变换器的双向升降压能力和宽电压增益能力。     

小型光伏发电软开关DC/DC变换器研究

针对传统光伏发电DC/DC变换器工作在硬开关状态时,因开关损耗大、开关管所承受的电压电流大等缺点导致的系统效率下降问题,采用了一种软开关Boost变换器,其结构简单,易于控制,大大减少了变换器工作中的开关损耗,并且降低了开关管所承受的压降.最后通过仿真和实验证明变换器的主、辅开关管和续流二极管均能实现软开关,从而提高了...     

光伏级联DC/DC变换器模式切换稳定性分析及降压运行策略

在光伏直流升压汇集系统中,光伏侧DC/DC变换器通过级联拓扑可实现光伏功率升压直流送出。当光伏输入侧功率差异较大时,级联变换器会在最大功率点跟踪模式和定电压模式间切换,模式切换控制会引起系统稳定性变化。文章以级联隔离升压全桥变换器为研究对象,建立变换器在电导增量法-最大功率点跟踪控制、定电压控制下的小信号输出阻抗模型和级联系统等效阻抗模型,根据阻抗稳定性判据评估控制模式切换下系统稳定性差异。当变换器由最大功率点跟踪模式切换为定电压模式时会降低系统稳定性能,且随着切换控制模式模块数量的增多稳定性显著减小。在此情况下,可采用母线电压降压运行的方案,尽可能使光伏侧DC/DC变换器工作在最大功率点跟踪模式,以维持系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建级联系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

基于储能的双向DC/DC变换器电源系统控制策略

以燃料电池、超级电容器和DC/DC变换器为核心构建了多端口电源系统,分析了各组成单元的结构功能和能量管理方案。针对基于超级电容器储能的并联双向DC/DC变换器,建立了数学模型,提出了融合分段比例积分(PI)调节和滑模控制的智能控制策略,基于电压、电流的双闭环控制策略,实现了并联双向DC/DC变换器的均流控制、能量快速传递控制和超级电容储能单元电压的稳定控制。根据系统需要,设计了变换器的电路元件参数,实验分析验证了基于储能的并联双向DC/DC变换器系统的智能控制策略的有效性。     

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。     

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

基于多模式控制的储能用双向Buck-Boost DC/DC变换器

由于各种分布式能源的大量接入，电网需要加入储能单元以平抑潮流的波动。储能系统中，为了在宽输入、输出电压范围的情况下实现高效双向电能转换，探讨一种基于多模式控制的双向Buck-Boost DC/DC变换器。当输入电压显著高于输出电压时，变换器工作在Buck模式，采用谷值电流控制。当输入电压显著低于输出电压时，变换器工作在Boost模式，采用峰值电流控制。当输入电压接近输出电压时，变换器工作在Buck-Boost组合模式，采用移相控制来实现平滑过渡。为了实现高精度的输出和快速的动态响应，控制环路采用二型补偿器。通过Buck模式和Boost模式小部分重叠工作的方式，消除了传统Buck-Boost变换器在模式切换时存在的断续现象。制作的1 kW实验样机具有97.5%的峰值效率以及Buck模式与Boost模式平滑切换的特点。     

光储直流微网混合储能控制策略研究

混合储能相较于单一储能可以更好地解决微电网电压、频率波动等问题。为了充分利用混合储能系统的优势,使各储能电池优势互补,并考虑到储能变换器弱阻尼、低惯性的特点,提出了基于虚拟直流发电机控制的混合储能单元分频控制策略。该控制策略在混合储能单元分频控制的基础上,对功率密度电池储能变换器采用虚拟直流发电机控制,以增大功率密度型储能的阻尼和惯性,提升直流母线电压的动态稳定性。为验证其有效性,在微源变化和负荷波动2种工况下与传统下垂控制进行仿真对比分析,结果表明所提策略可使母线电压的波动范围限制在±0.75%以内,增强了系统的鲁棒性和稳定性并优化了储能单元的充放电性能。     

独立直流微网能量管理控制策略

在直流微网控制系统中,维持母线电压稳定以及能量的合理分配对系统可靠运行具有重要的指导意义。针对基于光伏发电的独立直流微网系统,提出一种新的能量管理控制策略,根据光伏DC/DC变换器在不同光照条件下的控制策略,利用蓄电池储能单元作为支撑,通过蓄电池充放电时不同的能量管理控制策略,维持母线电压稳定,为直流负载提供电能,其核心是使光伏电池与蓄电池储能单元协调工作,确保直流微网的高效稳定运行,最后通过实验结果验证了所提出控制策略的正确有效性。     

光伏直流微网协调直流电压控制策略的研究

直流微电网是新能源发电接入常规公用电网的一种有效方式,并以其显著的优势成为微电网技术研究的一个新方向。本文以光伏发电系统、储能系统、交直流负荷组成的直流微电网为研究对象,在分析该直流微电网运行状态的基础上,提出了直流电压协调控制策略。该控制策略根据直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态SOC(State of Charge)自动协调各换流器的工作状态,从而实现了在各种运行工况下直流微电网内的有功功率平衡,达到了维持直流母线电压稳定的目的。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

基于PIC单片机带最大功率点跟踪的光伏蓄电池脉冲充电系统

分析了Buck电路和Boost电路在最大功率点跟踪电路中的缺点。针对离网型光伏发电系统,提出了一种基于PIC单片机控制带最大功率点跟踪的蓄电池脉冲充电电路。该拓扑结构中只含有一个储能元件,可降低变换器的体积和系统的损耗,从而提高光伏蓄电池的利用效率。试验结果表明,该系统达到了最大功率点跟踪功能和对蓄电池的脉冲充电。     

基于前馈自抗扰控制方法的蓄电池储能控制策略

针对光储微电网系统中蓄电池储能存在抗干扰能力较弱、直流母线电压波动较大、充放电有效性差等问题,提出了基于前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)方法的蓄电池储能控制策略。建立双向DC-DC变换器数学模型,并在传统蓄电池双闭环储能控制的研究基础上,通过在电压环和电流环中分别引入LADRC,并且在电压环中加入前馈控制,从而完善了双闭环控制策略,以实现对蓄电池储能系统中充放电过程进行有效控制。仿真结果表明,所提基于FF-LADRC方法的蓄电池储能控制策略能够抑制直流母线电压波动,并且有效提高蓄电池储能系统的充放电性能和降低储能系统超调量。     

楼宇直流微网用直流母线功率分级控制的新型多输入直流变换器研究

针对传统多输入变换器存在的输入/输出电压反极性、分布式能源汇集结构复杂等问题,提出一种新型多输入直流Buck-Boost变换器,有效实现楼宇直流微网中的风光混合供电,且将蓄电池直接嵌入变换器中,减小体积和降低成本。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升/降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电、蓄电池能根据负载功率变化吸收或释放功率等优点。以三输入为例分析了变换器的工作模式、推导其输入输出特性、提出基于直流母线功率的分级控制实现能量管理。通过Matlab/Simulink平台的仿真实验验证了该变换器的可行性和控制策略的有效性。     

直流微电网自适应滑模控制策略

为提高微电网的稳定性,提出一种集自适应观测技术、滑模控制方法、定频PWM技术于一体的新型定频PWM自适应滑模控制策略,可在不需要增加额外传感器/硬件电路的情况下实现对状态变量的快速跟踪和调节,便于直流微电网内微电源和负荷的扩展与即插即用,且简化了滤波器的设计难度。同时,采用非线性复合控制方法在恒功率负载突变的情况下实现对母线电压和系统稳定控制的目标。初始状态的合理选择、变切换面的设计,使得状态变量全程处于滑动模态,并且抖振现象得以减轻。在包含光伏电源、燃料电池、蓄电池、双向Buck/Boost变换器、恒功率负载与阻性负载的直流微电网仿真环境中,验证了所提控制方法的有效性。     

直流微电网混合型松弛终端分层控制策略

为了合理使用不同类型的松弛终端调节直流微电网母线电压波动,提出了一种针对直流微电网中混合松弛终端的分层控制策略。基于锂电池存在最佳充放电循环深度、超级电容动态响应快和上级直流主母线功率大等特性,文中将超级电容作为缓冲单元,采用双锂电池为主要的能量单元(A、B),并用上级主母线作为后背支撑,构成完备的混合型松弛终端架构。通过分析,超级电容电压控制电池出力,在微电网系统处于动态平衡时,超级电容电压可以间接表征出直流母线电压波动的低频分量。因此文中利用超级电容电压来确定双锂电池出力,根据超级电容电压信号进行层级划分并设计四种工作模式,使各松弛终端得到能量的高效分配。实验结果验证了该控制策略的有效性。