DC/DC变换器并联无交错线自动交错控制方案

介绍了一种用于DC／DC变换器并联电源系统的交错控制方案。该方案采用分布式控制,参与并联的每个DC／DC模块都有自己的控制电路。该方案能够实现系统的并联交错运行,并且当系统中参与并联的模块数目发生变化时,能够进行自动调整,使得系统在新的并联模块数目下重新达到交错运行状态,从而实现自动交错。相对于通常的交错控制方案,该方案最大的特点是无需交错线,系统中各模块之间仅通过输出端与负载相连,此外无其他任何连接线,因此能够真正实现模块化,提高了系统的灵活性。无交错线的实现也避免了系统因交错线而引入的运行风险,提高了运行可靠性。中详细阐述了该控制方案的原理及实现过程。研制了一台基于该控制方案的3个模块DC／DC并联电源样机,并进行了实验研究。实验结果表明,该方案是可行的。     

可调低压大电流输出DC—DC变换器研究

文章研究了输出电流电压可调的低压大电流DC-DC变换器的实现技术。在分析比较并联双管正激变换器两种交错并联方式优缺点的基础上,采用了在输出电压侧并联的方式,提出了只用一个电流互感器交错采样,实现两路交错开关,并且输出均流的电路方案。分析了变换器的工作模态,研究了变压器、电感等功率电路参数对均流性能的影响,给出了实验结果。     

基于分布式控制的DC/DC变换器并联系统自动交错方案

本文介绍了一种应用于DC/DC变换器并联电源系统的交错控制方案.该方案采用分布式控制,能够实现系统的并联交错运行,并且当系统中参与并联的模块数目发生变化时,该方案能够自动进行调整,使系统重新达到交错运行状态,从而实现自动交错.相对于通常的交错控制方案,该方案最大的特点就是不需要交错线,各模块之间只有输出端通过负载相连,此外无其他任何连接线,因此能够真正实现模块化,提高了系统灵活性,而无交错线的实现也避免了系统由于交错线而引入的运行风险,提高了运行可靠性.本文详细阐述了该方案的原理与实现,并且通过一台基于该方案的三模块并联DC/DC电源系统的实验进行了验证,实验结果表明该方案是可行的.     

三相交错并联Boost DC/DC变换器设计与研制

电压调整模块（Voltage Regulator Module,简称VRM）广泛使用多相交错并联技术,以实现快速的动态响应且极大地降低输出电流纹波.本文以一个大功率的三相交错并联Boost变换器作为设计实例,详细说明了其工作原理及主要器件的设计与选用;论证了该项技术用于Boost DC/DC变换器的多种优点,从而证明了多相交错并联技术的先进性和实用性.     

用于电动汽车的双向交错式DC/DC变换器的设计

针对燃料电池动态响应上的不足和燃料电池电动汽车对低压大电流DC/DC变换器的特性需求,选择了一种双向交错并联DC/DC变换器拓扑,其使用的交错技术能以较低的开关频率实现高频输出电压波动,具有纹波互消、相间分流等优点.分析了双向交错并联DC/DC变换器的电流和电压纹波,阐述了关键元件的参数和控制器的设计,研制了500W双向交错并联DC/DC变换器样机.实验结果表明系统具有良好的静动态性能和较高的功率密度.     

双向DC/DC变换器轻载损耗和效率最优化分析

双向DC/DC变换器的轻载效率问题一直是困扰设计者的一大难题。为在轻载情况下减小损耗,提高效率,对以交错并联为拓扑结构的双向DC/DC变换器工作中的功率损耗进行了综合性地分析和研究。以两相Buck+Boost交错并联双向DC/DC变换器运行在Buck模式下作为模型,分析和推导了电感电流断续模式(DCM)和电感电流连续模式(CCM)下的功率损耗公式,对其在轻载情况下的工作频率进行最优化调整,从而给出了使损耗达到最小化的设计准则。通过实验验证了理论分析的正确性,为多相交错并联双向DC/DC变换器提高轻载效率的设计提供了理论基础。     

基于DSP的DC/DC Boost PFC模块的并联交错控制研究

本文提出了一种简单的PFC模块并联交错数字控制方案.以三个模块并联为例,利用平均电流控制策略,仅用一个控制器实现了DC/DC Boost PFC模块的并联控制,开关频率为120kHz,取得了良好的均流性能,降低了功率开关管的电流应力;同时,使它们的高频开关相位均匀错开120°,实现了电感电流的交错,减小了输入电流的高频纹波,减小了输入EMI滤波器的差模电感.实验结果证明了该控制方案的可行性,为并联的功率因数校正模块的数字控制提供了一个良好的解决方案.     

交错并联磁集成双向DC/DC变换器Boost模态建模

为提高交错并联磁集成变换器的工作可靠性和更好地指导控制器的设计,对复合电源交错并联磁集成变换器的Boost工作模态进行分析,得出了耦合度、稳态电感电流纹波以及暂态电感电流响应速度在整个占空比区域内的对应关系。在Boost模态下,基于扰动法及状态空间平均法对变换器进行动态小信号建模,得到系统控制变量到状态变量的开环传递函数,并对其补偿电路进行设计。加入了交错并联磁集成技术,有效地减小了电感电流纹波,提高了变换器的转换功率和系统的动态响应速度。应用Matlab仿真得出整个系统的开环幅频、相频Bode图,补偿网络的设计提高了系统的稳定性和瞬态响应速度,最后通过仿真和实验进行了验证。     

交错并联磁集成软开关双向DC/DC变换器的研究

交错并联磁集成软开关技术可以减小变换器输出电流纹波,提高动态响应,减小开关损耗。介绍了一种交错并联磁集成双向DC/DC变换器电路拓扑结构,该变换器具有开关器件电压应力低,输入输出电压变比大的优点。分析了变换器在Boost和Buck模式下的工作模态,并推导了稳态工作时的基本方程,获得了稳态电压增益,通过等效电感分析了输出稳态纹波与动态响应和集成电感耦合系数的关系,并给出了设计范围,利用阵列式磁芯设计了耦合电感,并给出了设计方法。采用交错并联磁集成技术,减小了输入输出电流纹波;给出了软开关的实现条件,可以实现所有开关管的零电压开关(ZVS)导通,减小了开关损耗。研制了原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。     

双向DC/DC变换器Boost模式下的建模及控制

非隔离式的交错并联双向DC/DC变换器在混合直流供电系统有着广泛的应用,采用两路交错并联的拓扑结构可以有效减小DC/DC变换器的输出电压和电流纹波。为了提高双向DC/DC变换器的动态性能和过载保护性能,本文基于超级电容的备用电源储能系统,以两路交错并联Buck/Boost变换器在Boost模式下的各个模态作为模型进行分析,详细介绍了各个模态的工作过程;在导出其原始大信号模型的基础上,采用小信号线性化的方法进一步推导出其交流小信号状态方程及其等效电路模型,并得到了传递函数。以此为依据设计优化控制器的补偿网络,提高了系统的稳定性和瞬态响应速度,最后进行实验验证,结果表明,双闭环的控制策略实现了恒压限流且可以快速响应,满足实际工程的应用需要。     

可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑

直流电网作为光伏和风电等新能源汇集的重要手段,近些年获得了快速发展。DC/DC变换器作为直流电网中电压变换和隔离直流侧故障的关键设备也日益受到关注。提出了一种适用于直流电网的可隔离直流故障的新型DC/DC变换器拓扑,该拓扑基于半桥模块化多电平换流器型DC/DC变换器,增加故障转移支路,发生直流故障时更易切断故障电流,同时提出了其故障隔离策略。对比该拓扑与半桥式DC/DC变换器的技术性和经济性差异发现,当DC/DC变换器出口侧连接有多个换流站时,提出的DC/DC变换器方案不仅可以更快地切除故障线路,还减少了故障隔离对于直流断路器的依赖。在PSCAD/EMTDC中,针对两个直流电网的典型场景,进行了直流双极短路故障仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑具备直流故障穿越能力,非常适用于大规模直流电网系统。     

Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用

介绍了一款可用于星载开关电源的Buck DC/DC变换器。为满足星载开关电源的需要,相对于传统的BuckDC/DC变换器,该变换器在消浪涌电路、启动电路、驱动电路、过流保护电路的设计上做了一些改进,重点分析了其工作原理,并给出了相关设计公式。该变换器转换效率高,可广泛应用于星载开关电源。     

一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关构成的直流组合电器

提出了一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关串联组成的直流组合电器,对其直流开断特性进行了仿真和实验研究。新型直流组合电器可完成直流电流的全范围开断:当开断额定电流和过载电流时,采用真空直流负荷开关利用人工电流过零法开断电流,此时后备式熔断器不动作;当开断大过载电流和短路电流时,采用后备式直流熔断器直接开断大电流,也可以将大电流限制至较低幅值再采用真空直流负荷开关进行分断。实验结果证明,该直流真空负荷开关可以在5 ms内成功开断200 A至1.7 k A的直流电流,直流后备式熔断器可以开断1.7 k A及以上的直流电流。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于直流电封闭测试的双向DC/DC电子负载

针对隔离型DC/DC电源的性能测试,设计了一种非隔离双向DC/DC电子负载.该电子负载拓扑结构为四开关Buck-Boost(FSBB)电路,采用单调制波双载波控制方式可在Buck模式、Buck-Boost模式和Boost模式间实现三模式平滑过渡,基于负载数学模型,采用双闭环控制及模型跟踪,可以模拟各类电池和负载的I-U特性,与隔离型DC/DC被测电源构成了直流电封闭能量循环系统.测试系统具有结构简单、高效、宽电压范围等优点.最后搭建了一台6 kW电子负载实验样机平台,并验证了设计方案的可行性.     

零电压过渡反激式DC/DC变换器

介绍了一种新型的反激式ＤＣ／ＤＣ变换器,通过附加简单电路,实现了开关的零电压过渡,从而降低了损耗,减少了电磁干扰。     

直流变压器研究

随着大功率电力电子器件的日益发展,采用电力电子器件构成的电力电子变压器不但可以实现交流变压器功能,而且还可以实现直流变压功能即直流变压器,从而有利于减少变压器的体积和成本;另外,随着直流电网的发展和普及,直流变压器将在直流输电中也会得到较为广泛的应用。因此,电力电子变压器得到了越来越多得到人们的关注,为利于该技术的实际应用,通过电路模态分析、仿真和实验,详细地分析并实验研究了全桥拓扑结构直流变压器的工作过程和高频变压器磁复位工作原理以及输入输出特性,最后给出了实验结果。仿真和实验结果表明直流变压器能够自动利用输出电压实现高频变压器磁复位和直流变压功能。因此,直流变压器可以广泛地应用在不需要调压的直流用电场合。     

直流开断与直流断路器

随着直流输电技术的快速发展,直流断路器的研制水平成为制约其发展的一个重要因素。对直流断路器研制的关键问题——直流开断进行了分析,综述了直流断路器采用的典型开断方法,并对实际系统中比较有代表性的3种直流断路器进行了介绍。     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。