集成倍压电路的准Z源软开关变换器稳态研究

提出一种集成倍压电路的准Z源软开关DC-DC变换器（qZS-SCSS）。通过同步整流技术,将阻抗网络中的二极管替换为辅助开关管Sa,不仅可降低了被替换二极管的导通损耗,而且可提供主开关S的ZVS开关特性;二极管在ZVZCS环境下运行,能极大降低开关损耗和反向恢复损耗;同时通过钳位回路吸收耦合元件的漏感能量。变换器qZS-SCSS具有输入电流连续、能满足光伏发电系统电压增益要求、输入输出共地、电压增益高、效率高等优点。分析和推导变换器的工作模态、电压电流应力、效率损耗和与其他变换器的对比,最后搭建输出功率100 W样机验证理论分析的正确性。     

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。     

太阳能飞行器能源系统中GaN变换器优化研究

为实现太阳能飞行器能源系统的高效率和高功率密度,采用基于氮化镓（GaN）器件的四开关升降压（FSBB）变换器。首先提出一种变移相角控制策略,该控制策略可根据不同的输入电压范围,通过改变移相角来使电感电流纹波始终维持在此时工况下的最小值,同时保证电感以最小电流进行环流并兼顾软开关技术,进一步提高变换器的工作效率。然后对所提控制策略下的变换器进行建模,分析其稳定性,并通过对控制参数进行整定,完成变换器补偿网络的环路设计。最后搭建一台输入30～60 V,输出45 V/200 W的GaN FSBB变换器实验样机,验证变移相角控制策略的有效性。     

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。     

高频Boost ZVS建模分析及其轻载效率优化

为提升同步整流型Boost拓扑在轻载条件下的效率,采用变频准方波模式（QSW-ZVS）代替恒频三角波模式（TCM）。借助氮化镓（GaN）器件,可进一步提高变换器的工作频率,提升功率密度。为确保高频工况下的软开关实现,对QSW-ZVS模式下的软开关过程进行精确数学建模。在此基础上,指出延长同步整流的时间可扩大软开关的实现范围,这有助于提高变换器在高频QSW-ZVS模式下的效率。最后,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,通过实现其QSW-ZVS模式下的软开关,峰值效率达到98.2%,实现了高频高效的设计目标,验证了理论分析的准确性和正确性。     

一种多功能光伏发电系统的可行性研究

通过在光伏组件的背面连接了一个热电转换模块,形成一个光伏一热电混合模块,从而将光伏组件工作过程中产生的废热转换成电能的同时又降低了光伏组件的温度,进而提高了光电转换效率。将光伏一热电模块与百叶有效结合,从而实现了室内采光、通风及节约空间等多种功能。同时,为了提高光伏组件的入射太阳辐射,引入了可调节的抛物型双面聚焦板,减少了太阳能电池板的面积,从而减少了太阳能发电的成本。     

一种基于变换器拓扑的新型MPPT控制算法的研究

提出一种基于变换器拓扑（Boost／Buck）的最大功率点跟踪控制方法,该方法既能准确、稳定地跟踪到最大功率点,又只需对光伏输出电压这一个模拟量进行采样。同时,对所提出的该种方法进行了仿真建模分析,并比较了这几种MPPT算法下的跟踪效果。结果表明该方法具有更好的快速性、稳定性和经济性。     

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。     

多输入双向DC-DC变换器在燃料电池系统的应用

针对一种应用于燃料电池电动汽车驱动系统的多输入三半桥双向DC-DC变换器,对燃料电池电动汽车系统的工作过程进行了描述,同时对多输入三半桥变换器的稳态特性和软开关条件进行了详细的理论分析。最后通过仿真和实验验证了多输入三半桥双向DC-DC变换器的性能。     

开关磁阻发电机他励模式下的简易功率变换器控制

针对不对称半桥功率变换器的主开关器件较多的缺点,提出开关磁阻发电机(SRG)他励模式下的简易功率变换器控制。给出并分析简易功率变换器的主电路结构,建立相应的SRG他励发电数学模型,分析能量转换和发电效率,与不对称半桥功率变换器相比,其每相只需一个主开关器件,降低了成本,能在SRG停转时对负载供电,且在一定条件下能提高发电效率。对基于简易功率变换器的SRG他励发电系统进行了仿真和实验,仿真和实验结果表明系统能够稳定运行,发电质量好,验证了该方法的可行性和简单性,具有一定工程应用价值。     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

基于可变拓扑结构LLC变换器的新型混合调制策略

为进一步提升开关电源轻载时的工作效率,基于可变拓扑半桥LLC谐振变换器提出一种新颖的混合调制策略,使变换器在重载、轻载时皆实现软开关,运行效率高.对半桥LLC谐振变换器的工作原理以及工作模式进行详细分析,讨论LLC变拓扑变换器最高效率运行轨迹,在此基础上设计基于最优状态平面轨迹的新型混合调制策略,对其轻载效率和控制品质...     

适合于直接驱动型风力发电系统的交叉型Boost变流器

采用一个现有的小功率永磁同步机和风力机直接耦合构建了一个直驱型风力发电系统。系统升压部分采用了两单元交错式Boost变换器(IBC),两个Boost变换器采用频率相同、存在一定相移角度的驱动信号,通过变换器并联,各个单元可以共同承担输入电流,因此电力电子系统具有更高的可靠性和效率。另外,通过并联也可以提高整个系统的性能(如维护简单,容错性高,散热性好)。仿真和实验验证了上述结论的正确性。     

一种可提高单相光伏并网逆变器功率密度的新型功率解耦拓扑

滤波电感、电解电容和散热器是逆变器中体积占比最大的元件,为了提高具备功率解耦功能的单相光伏并网逆变器的功率密度,该文从滤波电感的功率处理的数学函数出发,推导可以减小电感体积、解耦电容体积、减小开关器件损耗的控制原理,演绎出一种提高了单相光伏逆变器功率密度的Boost型功率解耦单相逆变器拓扑。搭建额定功率为750 W的Matlab仿真模型和RT-LAB硬件在环仿真实验模型进行验证,与传统逆变器拓扑相比,该拓扑在实现功率解耦功能的基础上,减小了滤波电感的电感量和开关器件的开关损耗,提高了逆变器的功率密度和运行效率。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

不同技术类型光伏组件的户外发电性能及衰减分析

对在广东省顺德地区(属于亚热带季风气候)运行的异质结(HIT)光伏组件、铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件、碲化镉(CdTe)薄膜光伏组件这3种不同技术类型的光伏组件的户外发电性能进行了比较,并对这3种光伏组件的功率衰减情况进行了定量分析.截至2019年12月,上述3种光伏组件的户外累计运行时间长达12年,其室内I-V特...     

同轴双浮体波能装置最优获能研究

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,通过理论分析建立运动方程,求解线性能量摄取(PTO)作用下的最优阻尼系数及最大输出功率.同时探究了装置能量捕获的影响因素及控制策略,提出一种具有普遍意义的最优获能估算公式.研究结果表明:双浮体波能装置可通过调节PTO阻尼力使得获能最大化,且较单浮体装置具有更宽的能量俘获频率范围;不同...     

储能型开关升压光伏并网逆变器的研究

以光伏发电并网系统为研究对象,提出一种新型储能型开关升压并网变换器。通过建立小信号模型,对系统中的储能型开关升压网络进行分析,该系统共包含3个功率单元：光伏组件、储能型开关升压网络和并网逆变器。为最大程度地利用太阳电池能量,利用扰动观测法对最大功率点进行跟踪。同时建立能量管理策略,对3个功率单元的能量流动进行控制,可提高能量利用率、增强系统的稳定性。仿真和实验验证了该拓扑结构的优越性以及储能策略的可行性。