新颖高增益比推挽LLC变流器及其拓扑变形研究

为了解决在线式UPS电源系统中,采用备用电池供电的升压DC-DC变流器存在的输入输出增益比和效率不能兼顾的缺陷,提出了一种新颖的高效高增益升压推挽式隔离型LLC软开关串联谐振变流器。该新颖变流器除了具有所有功率半导体元件在各种条件下均能实现软开关的优点外,工作在Boost模式下的特点又赋予了其具有高输入输出增益比的特性,因而减少了变压器匝比并有效降低了原边电流,提高了转换效率。因此该新颖变流器既具有能与传统非隔离型升压DC-DC变流器相媲美的高效率,又拥有隔离型升压DC-DC变流器电压增益高的优点。此外,该新颖变流器又因为基于推挽的电路结构而使得驱动电路得以简化,具有可观的成本优势。因此该新颖变流器十分适用于UPS电源系统中备用电池的能量升压转换场合。在详细描述了该变流器的工作原理和电路特性后,同时给出了其拓扑的各种变化及变形结构,并用一台容量为600VA的双路输出样机验证了该变流器的有效性和实用性     

500 kW光伏发电DC-DC变流器及其控制策略的研究

针对轨道交通、汽车、光伏发电等大功率场合的应用需求,研究并设计了四重交错并联DC-DC变流器.详尽分析了所提变流器的工作原理,推导了多重DC-DC变流器的电感电流纹波和谐波幅值与占空比的定量表达式.在传统电压、电流双闭环控制的基础上,增加了基于占空比二次分配策略的电感均流控制器,解决了大功率多重DC-DC变流器相间不均...     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究。研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求。在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求。     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究.研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求.在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求.     

用于风储系统三重化DC-DC变流器的自适应模糊PI控制

风储联合系统可以有效地增加风电在电网中的渗透率,其中双向DC-DC变流器成为储能系统中的重要组成部分。文中针对一类多重化结构的双向DC-DC变流器拓扑,提出自适应模糊PI控制策略,以实现自动跟踪参考目标电压及功率双向流通的目的。首先,分析三重化双向DC-DC变流器的工作原理,得到其工作模型;然后,对使用于三重化双向DC-DC变流器的双闭环结构,提出自适应模糊PI控制结构并设计模糊控制器;最后,根据算例利用Simulink仿真验证,自适应模糊PI控制可以有效地控制电池充放电,更好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

储能变流器直流电池电流控制研究

针对电网电压不平衡引起的储能变流器直流电池电流二倍频波动问题,分析产生功率波动的原因,建立储能变流器电压、电流双闭环正负序控制数学模型。在研究传统并网变流器控制策略的基础上,通过改变储能变流器的电流内环给定值,来抑制直流电池的功率和电流波动。通过模型仿真,验证了所提控制方法的有效性。     

光照不均时独立输入串联输出型光伏升压DC-DC变流器组合电平法均压稳流控制

在光伏直流汇集系统中,光伏侧独立输入的DC-DC变流器通过输出侧级联可提升电压等级,但光照不均时,级联DC-DC变流器输出侧存在电压不均衡的问题。在DC-DC变流器级联输出侧设置均压单元可实现输出侧电压均衡,但均压单元的引入会显著增加直流汇集系统的输出电流纹波。为此,提出对均压单元采用移相组合电平法的调制策略,通过控制级联DC-DC变流器均压单元间的电压相移,使级联输出侧电压更接近直流电网电压,进而减小输出电流纹波;之后,引入LC滤波器来滤除级联输出侧的电压尖峰,以保证级联输出侧电压稳定;最后,将所提控制策略应用于光伏直流汇集系统进行仿真。结果表明:该策略能够在实现输出侧电压均衡的同时,有效减小并网电流的纹波。论文研究可为光伏直流汇集系统的稳定运行和功率优化提供一定的理论依据。     

一种电流源型双向储能变流器设计

针对电压源型AC-DC储能变流器存在低压调节范围小、电流纹波大的问题,本文设计了一种三相电流源型AC-DC变换器与特殊的隔离型DC-DC变换器相结合的两级式储能变流器。基于DSP TMS320F28335和SVPWM控制策略实现了对该变流器的数字化控制,最后通过试验验证了电路拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

应用于储能变流器的LLC/CLLC谐振变换器综述

针对储能变流器中高效隔离型DC-DC变换器的应用需求,首先分析了储能变流器高电压输入、宽电压输出及大功率的特点,着重比较分析了LLC/CLLC变换器实现宽电压调节范围、高压大电流输出的方法,并介绍了其软启动控制技术,然后对比LLC变换器分析了CLLC变换器的特点,探讨其应用于高压大电流变流器所面临的问题,最后介绍了两种拓扑在储能中的应用。谐振变换器是实现储能变流器DC-DC环节高效能量传输的有效途径,大功率LLC谐振技术相对CLLC更加成熟。随着大功率谐振技术的发展,LLC/CLLC谐振变换器将在高压、大功率储能系统中具有非常广阔的应用前景。     

基于非线性干扰观测器的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网母线电压控制问题,设计一种应用于DC-DC双向变流器直流母线电压控制系统的非线性干扰观测器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下即可实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流微电网内分布式电源和负荷的扩展和即插即用;进一步提出基于该非线性干扰观测器输出结果的前馈控制方法,以有效抑制暂态直流母线电压波动和冲击。若直流微电网中存在三相不平衡交流负荷或通过单相DC-AC变流器并入交流系统等,将导致直流母线电压中存在二倍频脉动分量,进而使控制直流母线电压的DC-DC变流器电感电流中含有该低频纹波分量,影响系统稳定性。为此提出在上述直流母线电压控制方法基础上引入基于二阶通用积分环节的带通滤波器,以有效抑制DC-DC电感电流中的低频脉动分量。最终在包含直流模拟电源、直流负荷、由DC-AC接入的三相不平衡负荷及双向DC-AC变流器构成的直流微电网实验平台中验证了所提方法的有效性。     

基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制

该文以直流微网中广泛应用的双向DC-DC变换器为研究对象,提出基于电感电流反馈的下垂控制策略。首先,分析传统基于并网电流反馈的双向DC-DC变换器控制算法的工作原理;然后,分析传统电压外环-并网电流内环的双闭环和电压外环-电感电流内环的双闭环DC-DC变换器控制系统的稳定性,在此基础上,提出一种基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制方法,并对其稳定性进行分析;与传统下垂控制策略相比,所提算法在保证变流器本体稳定性的同时,能有效实现输出功率自动均衡,达到下垂控制的目的;最后,通过实验测试验证了所提算法的有效性和正确性。     

光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制

由于光伏电池具有电流源输出特性,因此电流型变流器非常适合于光伏并网系统。采用多电平结构,具有输出电流波形正弦度好、输出电流控制直接、开关器件电流应力低以及等效开关频率高等优点。提出一种三相电流型多电平变流器光伏并网系统,采用两组光伏电池阵列供电。通过插入一级直流-直流变换电路,实现最大功率点跟踪独立控制。网侧采用一种新型三相电流型多电平变流器,通过移植电压型多电平变流器的PD-PWM技术,有效减小入网电流谐波畸变。结合锁相环与功率解耦控制,提出基于电流型多电平变流器的并网控制策略,实现网侧的任意功率因数运行。基于PSIM仿真环境搭建系统模型,仿真结果说明了光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制的有效性。     

可升压自然软开关变流器

该文提出一种能应用于DC-AC、AC-DC-AC、AC-DC、和DC-DC电能变换的新型电能变化策略。采用该策略的变流器与对应的传统硬开关变流器相比，在直流储能环节的回路中增加一个辅助开关，通过适当的控制可实现：DC电压提升；辅助开关零电压零电流工作；传统变流器更多开关工作在零电压零电流状态。该文通过对一个新型两电平DC-AC三相逆变器的分析来详细阐述此类变流器的基本工作机理，并通过实验加以验证。     

DC-DC变流器整流二极管零电流软关断方法

针对现有DC-DC变流器对起整流作用的二极管零电流关断软技术研究不足,从而不能进一步减小变流器开关损耗的现状,从二极管零电流关断的定义出发,通过理论分析和实例说明相结合的方式,提出实际电路中二极管零电流软关断的判断方法,并总结和归纳两种实用性整流二极管零电流关断技术和其主要特征。在此基础上,根据实际应用场合的需要,经过的一系列的拓扑推演,提出一族具有斩波管可实现零电压开启、整流管可实现零电流关断特性的新颖拓扑族,实现了开关损耗的最小化,无需外加任何开关管缓冲网络,可适用于双向DC-DC变流场合。一个适用于不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)系统的样机验证了该拓扑族的有效性和在实际应用中的优越性。     

大电压比双向变流器的软启动策略

在现有的双向DC-DC变流器启动中,通常需要额外的启动电路来限制启动冲击电流幅值,不仅降低了系统的效率,而且增大了系统的成本。在分析启动冲击电流产生机理的基础上,提出了两种软启动的优化控制策略:占空比控制启动法和移相角控制启动法。这两种控制方法均无需添加辅助电路,并且能有效地抑制冲击电流的幅值,从而确保变流器的安全启动。对两种控制方法的工作模态进行了详细的理论分析和公式推导,并通过仿真和实验验证了软启动控制策略的有效性,为双向变流器的软启动提供了一种简单、安全和经济的方法。     

基于模糊控制的储能型准Z源变流器

提出一种应用于储能型准Z源变流器的模糊控制算法。近年来,模糊控制因其适应性和强鲁棒性得到广泛应用。这种控制方法与传统PI控制方法的最大不同之处在于模糊控制不需要建立精确的数学模型。将模糊控制应用于储能型准Z源变流器中,对电池充放电电流进行控制,实现了能量的双向流动。与传统的PI控制方法相比,模糊控制能有效地减小电容电压纹波,减小电网电流谐波总畸变率和减小电池充放电电流的脉动。仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。     

新型中点钳位三电平电池储能变流器设计及控制系统

基于新型中点钳位(A-NPC)拓扑结构的三电平变流器可以提高输出电压波形质量,有利于降低绝缘栅双极型晶体管(IGBT)耐压,以减小开关器件成本、IGBT损耗和电感损耗,来提高系统整体效率,因此在电力储能领域具有广泛的应用前景。基于A-NPC三电平拓扑结构,设计了电池储能变流器主电路,开发了变流器系统控制器软硬件,研究了变流器中点电压控制机理。样机实验结果表明:所搭建的A-NPC三电平电池储能变流器系统运行良好,与当前储能系统常用的两电平拓扑相比,在略微增加综合成本的基础上,实现了输出电流波形畸变小和输出电流谐波小、效率高等特点,应用在储能系统中,获得了很小的稳态总谐波畸变率和非常好的功耗特性。     

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。     

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响.在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式.定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小.这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据.     

基于超级电容与燃料电池的双向DC-DC电源设计

采用LM5170-Q1多相双向电流控制器芯片,在燃料电池-锂离子电池构成的混合动力汽车电控系统中,完成了基于超级电容与燃料电池的双向DC-DC变换器电源的软硬件设计,根据燃料电池和电机驱动单元的实时工况,利用超级电容快速充放电特性,实现了超级电容与燃料电池之间能量优化分配的控制功能.