用于直流送出型光伏电站功率波动平抑的级联式电池储能系统变换器损耗优化

高频隔离型双向直流变换器是级联电池储能系统的关键部件，应当满足宽电压增益范围、高工作效率的要求。在级联电池储能系统中，针对双有源桥（dual active bridge,DAB）变换器在宽增益范围下由于回流功率及开关时刻大电流导致效率降低的问题，在三移相（TPS）调制策略的基础上，提出一种以总损耗为优化目标，基于内点法的优化调制策略。构建了DAB在不同增益下统一的损耗模型，在保证开关管软开通（ZVS）的基础上，根据不同的电池输出电压（OCV），利用内点法得到移相角的最优值。分析电感值与开关频率对整个电压增益范围平均效率的影响，为电路参数设计提供参考。同时，构建5 kW小功率实验平台，验证了优化调制策略的有效性。     

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。     

含双倍压DCM结构的高增益DC/DC变换器

为了增加直流变换器的电压增益,减少开关管的电压应力,将耦合电感倍压单元与二极管-电容(Diode capacitor multiplier,DCM)单元进行组合,提出一种双倍压DCM结构,将该结构引入含输出二极管的非隔离变换器中,不仅能提升该类变换器的电压增益,有效降低器件的电压应力,同时利用结构中的二极管-电容支路作为无源钳位支路吸收漏感能量,提高变换器的效率。并以含双倍压DCM结构的Sepic变换器为例进行了工作模态和工作性能的分析,推导了电感电流临界的工作状态,与同类型变换器进行了对比分析,充分证明了该类变换器具有高增益、低应力的优势。最后,搭建了一个60W的试验样机,验证了上述理论的正确性。     

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。     

多模直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换器研究

对DC/DC变换器进行了分析,以半桥变换器为研究内容,讨论了多模直流模块式光伏发电系统的结构及性能;并介绍了变换器的运行控制,包括MPPT控制、恒压控制、恒功率控制;最后进行了理论分析与仿真验证,得到结论:隔离型电流馈电半桥变换器能够较好地实现高电压增益和高效率,在进行控制仿真时,选用的扰动观察法能够很好地观测输出功率,从而得到预期的效果,验证了变换器的可行性。     

一种开关磁阻风力发电机功率变换器拓扑设计

针对开关磁阻风力发电机在低速时输出功率较低的问题,根据开关磁阻发电机的运行原理,对传统的功率变换器加以改进,提出一种新型功率变换器拓扑。新型拓扑有2种工作模式:全绕组励磁和部分绕组励磁,针对不同的转速选择不同的工作模式,从而达到提高输出功率的目的。为验证其可行性,分别用传统功率变换器和新型功率变换器对单相外转子U率变换器提高了低速运行时发电机的输出功率和效率。     

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。     

串联谐振型双有源桥变换器的软开关特性研究

基于传统单移相控制的串联谐振型双有源桥变换器在宽电压增益下的零电压开关(ZVS)工作范围较窄,为了扩展软开关范围,该文采用双重移相控制。分析双重移相控制下的串联谐振型双有源桥变换器的工作原理和稳态特性;详细分析移相角区域选择对软开关条件难易程度的影响;并对ZVS特性进行深入分析,得出由输出功率标幺值与电压增益决定的ZVS软开关范围。研究表明当电压增益和负载宽范围变化时,双重移相控制可明显扩大软开关工作范围。实验验证双重移相控制在宽电压增益时的软开关优越性。     

新型耦合电感高增益DC-DC变换器

为满足新能源并网母线所需的高增益直流电压输出，设计一种新型耦合电感高增益DC-DC变换器。拓扑引入耦合电路倍压单元进行变换器的增益调节，通过钳位回路吸收耦合电感的漏感能量，削减开关器件工作时的电压尖峰，提升变换器效率。对工作原理及模态进行分析，通过数学公式对器件应力、增益进行推演。与其他3种典型变换器进行性能比较，结合理论及实验，验证新型耦合电感高增益DC-DC变换器的可行性及有效性。     

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。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。     

一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器

为解决光伏发电等新能源发电技术输出的直流电压等级较低、不能满足并网电压要求的问题,提出一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器。在传统Boost变换器的拓扑中融入开关电容结构与磁耦合升压技术,获得高电压增益,并降低开关管电压应力。拓扑的无源钳位结构有效解决了开关管电压尖峰过高的问题,提高了能量转换效率。详细研究了所提变换器工作原理后,对元件电流、电压应力以及变换器效率进行定量计算。于实验室搭建200 W样机验证所提变换器的可行性,实测变换器最大效率为97.5%。     

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。     

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。     

双向LLC谐振型直流变换器设计与控制

针对直流配电网中连接超级电容的LLC谐振直流变换器,利用双向LLC直流变换器电压稳态增益,设计变换器谐振回路的参数。运用等效电路模型法对双向LLC直流变换器进行小信号建模,分析设计变换器的闭环PI控制器,据此控制超级电容的充放电功率,维持系统母线电压稳定。最后,对所设计的LLC直流变换器在Matlab/Simulink里进行仿真分析,并通过实验样机进行实验验证,通过仿真和实验结果证实了该文所采用的理论分析与设计方法的正确性和可靠性。     

磁集成交错并联LCL型高增益变换器

针对分布式光伏发电并网对高增益DC-DC变换器的需求,提出一种基于耦合电感倍压单元的磁集成交错并联高增益变换器,通过改变倍压单元匝数比N提升电压增益的同时将所有电感进行磁集成,推导变换器的电压增益、开关管和二极管的电压应力及暂态和稳态等效电感表达式。理论分析表明该变换器具有较高的增益,电压增益是传统交错并联开关电容电感变换器的（N+1）/2倍,电感以最佳耦合度集成后稳态电流纹波有所减小,暂态响应速度提高约2.5倍,搭建一台功率100 W的实验样机,样机测试验证理论分析,证明了磁集成变换器相较于传统变换器具有更好的电气性能。     

新能源储能电池双向CLLLC变换器时域设计

文章针对双向CLLLC谐振拓扑结构提出了一种谐振参数设计方案。为了解决双向CLLLC直流谐振变换器谐振参数设计结构复杂、难度大、准确度低等问题,将双向CLLLC谐振拓扑结构近似为Type-4型结构,然后采用基波分析法分析了谐振参数对变换器增益、输出效率以及软开关实现的影响。在此基础上,采用时域分析法结合变换器谐振电流曲线对变换器进行谐振参数的设计,可以使得变换器在全负载范围内实现逆变侧的零电压开通和整流侧的零电流关断,降低了变换器的无功功率损耗,提高变换器的电能转换效率。最后通过实验和MATLAB仿真验证了方案的正确性。     

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。     

一种新型单级双向隔离AC-DC变换器

提出一种适用于V2G(Vehicle tǒgrid,VZG)和电网-蓄电池储能等系统的单级双向隔离AC-DC变换器。该变换器可实现高效率、高功率密度,及能量双向传输。该文介绍该变换器的工作原理、功率传输特性,分析并设计软开关ZVS(zero voltage switching,ZVS)的实现,最终可在宽增益范围和全负载情况下实现软开关,并制作一台500 W的实验样机进行验证。     

基于开关电容的高增益双输入Boost变换器

在新能源发电系统中,现有的多输入直流变换器不能同时具有电路结构简单、磁元件少、电压增益高、开关器件电压应力低等优点。该文提出3种基于开关电容的单电感高增益双输入Boost变换器拓扑,详细分析更优拓扑的工作原理和开关电容的充放电特性,提出了能量管理控制方案。变换器能够根据新能源端口的供电变化和负载需求灵活地切换工作模式,适应于新能源随机性和间接性发电的特点,提高系统供电可靠性;开关电容在不同工作模式下均发挥升压作用使其具有高利用率。实验结果验证拓扑的可行性及其控制方案的正确性。