光伏系统中的新型高增益直流升压变换器

针对光伏系统中对电压增益高、电压应力小的高性能直流升压变换器的需求,研究了一种新型高增益变换器的拓扑结构。首先,阐述了该变换器的结构来源,介绍了该变换器的工作原理,再推导其电压增益、开关管和二极管的电压应力公式,展示了部分元器件的电压、电流波形,并对比研究了该变换器与一些同类型的变换器的部分参数,最终通过开环试验验证了该变换器的有效性。该变换器具有一定的推广应用价值。     

直流微电网用非隔离高增益DC-DC变换器

在直流微电网中,光伏需要依靠电力电子功率变换器并网。文章提出了一种非隔离高增益DC-DC变换器,该变换器采用改进的开关电感,以提高负载的输出电压,对其连续导通模式和不连续导通模式下的稳态进行了分析,并与其它功率变换器拓扑进行了比较。最后,在Matlab仿真平台和实验样机上进行了对比,仿真和实验结果与理论分析结果基本一致。文章所提变换器与传统升压变换器相比,具有较高的电压增益,虽然该变换器使用了两个功率开关,但由于两个功率开关采用统一操作,因此控制电路简单。     

一种光伏系统高增益非隔离三端口变换器

针对目前光伏系统的三端口变换器效率不高以及输出电压增益有限等问题,提出了一种应用于光伏系统的非隔离三端口变换器。该变换器采用非隔离结构,无需使用变压器,并通过3个开关管实现变换器各端口间的能量控制。该变换器结构简单,在具有高输出电压增益的同时又具有较高的效率。在理论分析的基础上试制了一台300W样机,由实验可知,非隔离三端口变换器在3种工作状态下的实验波形与理论分析一致,能够满足光伏系统对能量管理的需求。通过效率测试可知,非隔离三端口变换器在输出功率较高时,其效率性能最优。     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。     

多输入交错并联Boost变换器功率分配控制策略

针对功率分配底层功能提出一种新型控制策略,该控制策略在传统的双闭环平均电流均流法上加以改进。首先电流内环修改为功率内环,将电压外环的输出除以输入电压再乘以功率分配系数作为新的功率给定值来实现功率分配功能。同时将自抗扰技术应用到电压外环提高母线电压的响应速度。最后基于模块化思想并利用氮化镓功率开关器件,搭建一台三输入交错并联Boost实验样机,其额定功率为1500 W,额定工作频率为500 kHz,峰值效率为98.3%。实验验证结果表明,在相同输入电压或不同输入电压的情况下均能实现功率分配功能,并具有良好的动态响应。     

一种基于开关电容倍压单元的新型浮地并联高增益变换器

针对传统Boost变换器电压增益低、开关器件电压应力大不适用于燃料电池/光伏发电系统的问题,提出一种新型非隔离高增益DC/DC变换器.该拓扑采用浮地并联结构,主电路上下对称,并结合开关电容单元有效提高了变换器的电压增益;此外变换器还具有开关器件低电压应力、低电流应力、电感电流自动均流的优点,多电感并联的结构则有利于提升...     

准Z源软开关高增益DC-DC变换器

为使光伏系统能够稳定地输出逆变器母线所需高压直流电,需使用高增益DC-DC变换器来实现光伏组件电压等级提升,基于此设计一款准Z源软开关高增益DC-DC变换器应用于光伏系统中。在准Z源框架基础上使用有源开关管替换二极管并嵌入耦合电感和开关电容模块,可实现软开关、高电压增益以及高效率。介绍该变换器的工作原理,分析稳态下性能表现,并与同类型变换器进行比较,结合变换器的建模仿真及样机实验,验证理论分析的正确性。     

高增益耦合电感双倍压单元组合Cuk-Boost变换器

为解决传统Cuk变换器升压能力不足、应力较大等问题,将Cuk变换器与Boost变换器进行叠加组合,并引入耦合电感双倍压单元,提出一种应用于高增益场合的组合式Cuk-Boost变换器。该变换器增加了以改变耦合电感匝比来调节电压增益的方式,并将拓扑中电容-二极管支路在作为倍压电路的同时还可作为钳位电路来吸收漏感能量,在使用较少元器件的情况下提高了变换器功率密度,降低了电压应力。对变换器工作原理和性能进行分析,给出各项设计参数,对比不同变换器的电气性能,最后通过搭建原型电路验证理论分析的正确性。     

新型高升压耦合电感DC-DC变换器

在光伏发电系统中,为实现高增益直流母线电压并网需求,提出一种新型高升压耦合电感DC-DC变换器。通过耦合电感匝比和开关占空比双重调节,提升变换器的高升压能力。利用无源钳位回路对开关器件实现电压钳制,通过耦合电感的漏感吸收开关器件开关瞬间的电流脉冲,有效减小开关器件开关损耗和脉冲冲击,提高了变换器使用寿命。开关管电压应力低、本征占空比小,开关损耗小,有利于提升变换器效率。对变换器工作原理和具体模态进行分析,推演了各器件应力和选型依据。结合仿真和实验对比,验证了新型高升压耦合电感DC-DC变换器的理论正确性。     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

基于电压源换流器的光伏并网系统暂态特性研究

在分析VSC基本原理的基础上建立了采用SPWM控制的基于VSC的光伏并网系统暂态数学模型,分析了其开关特性和暂态运行机理;并通过仿真得到了光伏并网系统输送功率突变和发生短时故障时的暂态运行特性,为进行基于VSC的光伏并网系统深入暂态分析建立了基础。     

光伏发电系统的新型DC/DC变换器设计

针对传统全桥DC/DC变换器存在的硬开关损耗和因开关管开关特性不一致使变压器原边磁芯单向饱和问题,设计了一种用于光伏发电系统中的移相ZVS全桥DC/DC变换器,控制电路采用基于芯片UC3875的双环反馈方案,驱动电路由专用驱动集成芯片IR2110S构成.不仅实现了开关管的软开关控制、降低开关损耗、提高系统效率,还可解决偏磁问题,使变压器的磁通密度工作接近于饱和点.实验样机的研制验证了设计的可靠性.     

Supercapacitors for power control in a grid-connected photovoltaic system

并网光伏发电系统输出功率的波动性和随机性给并网后系统稳定性,光伏发电消纳以及光伏电站电能质量等方面带来了负面影响,制约了光伏发电的发展.针对这一问题,将超级电容器作为功率调节装置,控制光伏并网系统按指定值平滑,准确地输出功率,使光伏发电具有可调度性.在分析了超级电容特性,系统构成和双向DC/DC变换器状态空间平均小信号模型的基础上,提出功率,电流双闭环反馈滞环电流控制策略,控制超级电容器吸收或补充输出功率的波动成分.在PSCAD/EMTDC 电力系统仿真软件中构建仿真模型,对提出的系统和控制策略进行了仿真分析,良好的仿真结果验证了方法的可行性.     

直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

针对传统集中式光伏发电系统结构存在的问题,介绍了直流模块式光伏发电结构,并利用反激变换器作为直流模块式光伏发电系统的前级直流模块,采用变步长的滞环比较法实现光伏电池的最大功率跟踪控制,采用带有输入电压前馈控制的电压闭环控制策略实现直流母线的稳压控制。试验结果表明,该方案可行。     

高能效直流模块式光伏发电系统性能评估

为了提高光伏发电系统在阴影和失配条件下的能效,保护光伏模组,提出一种基于并联直流模块的光伏发电系统结构,并与已有的串联直流模块和旁路直流模块式光伏发电系统进行了比较分析,综合评估了3种高能效直流模块式光伏发电系统的性能和特点.     

一种用于光储系统的部分功率三端口直流变换器

针对光储系统提出一种三端口拓扑结构,该拓扑通过在基于移相全桥的部分功率变换器上扩展出蓄电池端口,来克服部分功率变换器抗输入扰动能力差的缺点,且蓄电池端口具备功率控制功能,有利于提高光储系统功率密度。首先给出电路建立过程,并给出功率传输的数学描述和小信号模型,给出变换器控制策略。仿真与实验结果表明,变换器的电压稳定性得到提升并实现最大功率点跟踪、充放电控制和负载电压稳定的功能,且在切载时具有良好的动态性能。     

Energy storage-based power buffering control for photovoltaic power generation system

光伏发电系统输出的最大功率随外界环境变化而波动,无法满足负荷的供电需求,针对该问题,建立了基于储能系统的光伏发电系统结构,介绍了光伏发电系统运行原理,分析了系统功率与直流母线电压的关系,设计了无源式储能系统和有源式储能系统对功率进行缓冲以满足控制目标.仿真结果表明,有源式储能系统较无源式储能系统有更好的功率调节作用,通过双向DC-DC变换器的储放能量自动切换控制,使得光伏发电系统输出的功率与负荷需求功率良好匹配,直流电压稳定.