混合动力汽车DC/DC辅助电源轨迹规划及双积分滑模控制

针对混合动力汽车低压辅助供电系统的应用要求,提出一种既能满足输入电压范围宽,又能实现给低压蓄电池进行合理充放电控制和能量管理的车载DC/DC辅助电源控制策略。在研究蓄电池三段式充电特性、各种工况及工作模式对DC/DC的要求和证明车载辅助供电系统微分平滑的基础上,提出了融合效率曲线、电流变化率与能量管理的多目标轨迹规划算法。为满足系统输出微分平滑的前提,即输出电流能快速准确跟踪参考电流,提出适合电流内环的双积分高阶定频准滑模控制算法,给出了数学模型和控制器设计方法。最后,搭建了系统仿真模型、工程样机及实验平台。仿真与实验结果及工程应用证明了所提DC/DC辅助电源控制策略的有效性和可行性。     

基于DSP控制的燃料电池客车用DC／DC变换器研究

简要介绍了研究燃料电池客车用数字化DC/DC变换器的意义,以Boost变换器为例分析了DC/DC变换器主电路工作原理,设计了基于TMS320LF2407A的控制系统硬件电路平台以及控制系统的软件,并给出了燃料电池客车用90 kW Boost变换器试验结果及其技术参数。数字化DC/DC变换器实现了变换器的软开关和可编程的数字化控制,具有良好的输出和响应特性,可以满足燃料电池客车复杂的控制要求及城市工况运行要求,并且已经在城市工况下示范运行。     

一种新型双向DC/DC变换器的研究

针对电动车辆的车载电源设计了一种新型双向DC/DC变换器,降压采用移相全桥式ZVS-PWM功率变换,升压采用一种基于同步整流技术的DC/DCBoost功率变换。针对升压电路容易产生偏磁的问题,在线路设计过程中采用在变压器次级(高压侧)加隔直电容和采用电流控制方式来解决升压电路的偏磁问题。在此基础上研制出一台实验样机,测得的实验波形验证了该拓扑结构的可行性。     

车载辅助电源用全桥ZVS变换器效率优化

车载辅助电源是电动汽车和混合动力汽车的重要元件,用于实现高压动力电池与低压蓄电池之间的能量传输,其转换效率是备受关注的性能指标之一。针对一种应用于车载辅助电源的全桥ZVS DC/DC变换器进行了工作过程分析、建立了损耗模型;在此基础上,以提高变换器效率为指标,针对不同的损耗源进行了仿真计算,提出了相应的效率优化方法,在研制的750 W样机上进行了实验验证,实验结果证明了优化方法使变换器满载效率提升了3.2%。     

带辅助谐振的移相全桥ZVS DC/DC变换器研究

传统移相全桥ZVS DC/DC变换器的滞后桥臂在轻载情况下很难实现ZVS,而通过添加辅助谐振电路可使滞后桥臂在轻载直至空载时也能实现ZVS。同时,为了改善电源的动态响应,对带辅助谐振支路的移相全桥ZVS DC/DC变换器主电路进行了基于空间状态平均法的动态小信号建模分析,得出了其传递函数。在Matlab/Simulink环境下,对整个电源闭环控制系统进行了仿真分析,并给出了实验结果。为电压闭环的工程设计提供了指导。     

带耦合电感的双向DC/DC变换器电路分析

利用双向DC/DC变换器电路,实现了不间断电源(UPS)蓄电池充放电系统中能量的双向流动及直流总线电压的稳定,从而提高了系统效率;通过添加耦合电感,使DC/DC变换器具有高升降压比,从而减少了铅酸蓄电池的单体个数,降低了UPS系统的总成本。在此,分析了一种带耦合电感的双向DC/DC变换器电路;详细分析了变换器的工作原理和主电路参数设计,通过仿真与实验验证了该方案的可行性。     

DC／DC电源变换器的拓扑类型

DC/DC电源变换器是能将一种直流电压变换成另外一种或几种直流电压的高效供电装置。首先介绍DC/DC电源变换器拓扑的分类,然后以表格形式归纳了常见DC/DC电源变换器的拓扑类型,包括电路结构、传递函数、电压及电流波形以及控制器的典型产品等。     

磁反馈控制DC/DC变换器的设计

设计了一种采用电压控制模式磁反馈的DC/DC变换器。该控制方式采用变压器实现控制电路的一次侧、二次侧隔离,通过幅度调制及解调过程使次级误差信号传递到一次侧,实现误差信号的反馈,相比于光耦隔离具有更强的稳定性及更好的抗辐射能力。设计了电路并对其进行仿真分析,将其与有源钳位正激变换器结合,设计了一台低压大电流输出DC/DC电源,仿真及实验结果表明电源具有较好的静动态特性及较高的效率,验证了方案的可行性。     

一种宽范围双管反激DC/DC辅助电源设计

宽范围DC/DC辅助电源是高电压大容量电力电子变流系统的重要组成部分,尤其是对于具有标准化、模块化、分布式结构的中高压大容量电力电子变流系统意义更重大。首先,基于双管反激电路,设计制作了一个宽范围高电压80~800 V输入/低电压24 V输出的辅助电源样机,针对常规双管反激电源反馈电路存在的问题,进行了详细分析并提出解决方法;其次,给出了实验波形,对实验波形中的尖峰及震荡现象进行定性分析并给出解决思路;最后,利用闭环系统的开环传递函数对双管反激电路进行了稳定性分析。     

适合于混合动力汽车新型双向DC/DC变换器研究

首先介绍了一种混合动力汽车的基本电路,然后根据要求设计了一种双向变换器,它具有高功率传输能力和最小开关应力,适合于连接超级电容器来驱动混合动力汽车.与一些典型的隔离式双向DC/DC变换器相比,该变换器具有较低的设备应力,并且可通过相移加PWM控制,采用隔离变压器的漏感作为能量传输单元和控制变量.最后,实验波形证明该变换...     

基于混合型MMC和直流开关的柔性直流电网直流故障保护研究

提出了采用混合型模块化多电平换流器(hybrid modular multilevel converter,hybrid MMC)和直流开关构建柔性直流电网进行架空线远距离电能传输的方案。针对由全桥型子模块和半桥型子模块组成的混合型MMC,分析了其拓扑结构、基本运行原理和直流电压运行区间,提出了混合型MMC的三自由度控制架构,并详细分析了直流故障穿越控制策略,进而设计了混合型MMC构成的柔性直流电网的故障清除策略和多次重启动时序。故障期间,混合型MMC无须闭锁IGBT,可控制故障电流至0,从而保持不间断运行、持续向交流系统提供无功支撑。3次重启动失败后,架空柔性直流电网配置的直流开关在零故障电流下开断以隔离故障电流通道,直流电网重启,线路潮流发生转移。最后在PSCAD/EM TDC仿真平台验证了所提出的故障清除策略及重启动时序的可行性。     

A single‐stage phase‐shifted full‐bridge AC/DC converter with variable frequency control

This letter presents a single‐stage soft‐switched full‐bridge AC/DC converter for low‐voltage/high‐current output applications. A phase‐shifted method with a variable frequency control is used to regulate the DC bus voltage and the output voltage of the single‐stage AC/DC converter. The proposed circuit topology and control scheme exhibit superior performances (i.e. high power factor, high‐efficiency, and ring‐free features). Correspondingly, a laboratory prototype, 500 W 5V/100A AC/DC converter, is implemented to verify the feasibility of the proposed design. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

交直流混合微电网虚拟APF的研究

针对各种非线性负荷接入混合微电网导致交流母线电能质量恶化、交直流混合微电网电能需要双向流动的问题,提出一种虚拟APF拓扑结构及其控制策略。通过采用瞬时功率理论,设计了恒功率控制系统。依据交直流混合电力系统功率需求,控制虚拟APF灵活工作在有源电力滤波、整流和并网逆变三种工作模式。在实现直流微网与电力系统之间功率双向流动的基础上,对交直流混合微电网系统中谐波进行治理,提高了接口变流器的利用率,降低了系统运行成本。仿真验证了所提虚拟APF拓扑结构及其控制策略的正确性及可行性。     

单级并联式高功率因数直流不间断电源

提出了一类单级并联式高功率因数直流不间断电源(uninterruptible power supply, UPS)电路结构与拓扑族。它是由二极管整流桥与具有功率因数校正、不间断供电、快速输出电压调节等功能的并联式变换器构成。也可以看成是由主直流变换器、辅助直流变换器和充电器3个模块构成。以Buck-Boost式拓扑为例,深入分析研究了这类变换器的工作模式、稳态原理特性、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。理论分析与试验结果表明,这类变换器具有单级功率变换、对负载真正的在线不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网高频电气隔离、输出电压调节速度快、不需故障检测及模式转换电路、体积重量小、成本低等优点。     

基于旋转电容的直流电网软开关DC-DC变换器设计

作为连接不同电压等级直流母线的关键设备之一,DC-DC变换器转换效率的提高对于建立直流电网有重要意义。为了降低大功率软开关DC-DC变换器的体积和质量,基于旋转电容构造了一种能够实现功率器件零电流关断的非隔离型双向DC/DC变换器。介绍了变换器的电路拓扑结构;分析了不同模式下的稳态工作过程;设计了器件的具体参数及控制方案并研究了变换器的损耗特性;最后,在Matlab/Simulink中搭载仿真模型,验证了设计方案和控制策略的正确性。结果表明,所设计的变换器能够实现开关管和二极管的零电流关断,具有较高的转换效率。     

混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略

提出一种混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略。复合电源中蓄电池作为主电源,超级电容器作为辅助电源,主电源和辅助电源各自经过一个升压变换器和升降压变换器连接至直流母线端,两种电源之间的能量转换由功率变换器实现。控制策略的控制目标为:(1)稳定直流母线电压;(2)精确跟踪超级电容器电流参考值;(3)控制系统实现全局渐近稳定。在Matlab Advisor仿真环境下对复合电源以及所提控制策略进行建模与仿真,并搭建了试验样机进行试验。仿真和试验结果表明:所提复合电源功率分配控制策略能较好地满足以上三个控制目标,充分发挥复合电源中蓄电池和超级电容器的优势。     

具备故障阻断能力的柔性直流输电DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有成本低、效率高的优点。对该拓扑结构的工作原理、故障保护机制、控制策略、参数设计和经济性等方面进行了分析论证。最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该拓扑和控制策略的可行性。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

非隔离型模块化多电平DC/DC变换器的最小化桥臂环流控制

用于中高压直流电压转换和直流电网互联的高压大功率直流变压器一般采用中间交流变压器,存在损耗高和体积大等不足。对一种非隔离型的模块化多电平DC/DC变换器进行了研究,与普通双有源桥式DC/DC变换器相比,避免了交流变压器的存在。首先分析了此变换器的工作原理,建立了变换器的等效数学模型。考虑子模块电容电压存在特殊的不平衡,变换器需要引入交流循环电流,提出了一种保证桥臂功率均衡的最小化桥臂环流的控制策略,减小了桥臂电流的交流分量,降低了变换器的损耗。在Matlab/Simulink中仿真验证了变换器的性能和最小环流控制策略的有效性。最后搭建实验平台进行了实验验证。