新型空间MPPT技术仿真分析及设计

为最大限度地利用太阳阵输出的能量,采用最大功率点跟踪技术,对空间飞行器上太阳阵的工作点进行调整。由于空间电源对控制系统的动态特性及控制范围要求较高,基于传统的升压和降压电路,提出一种新型高效升降压拓扑电路,采用电压电流扰动算法,用硬件电路实现太阳阵的最大功率点跟踪。通过Simulink仿真及搭建硬件电路试验的结果表明,该MPPT控制电路能快速、准确地追踪最大功率点,可靠性较高且动态性能良好。     

一种空间用双向直流斩波电路拓扑

针对空间环境应用的限制,提出一种空间用双向直流斩波电路拓扑。将放电变换器和充电变换器结合在一个变换器拓扑中,使得空间用电源系统体积更小、重量更轻以及功率密度更高。对提出的电路拓扑双向工作原理进行详细分析,对其升压过程和降压过程的电路增益进行理论推导。采用电压外环和电流内环的双环控制策略实现电路的升压和降压,完成电源系统的放电和充电过程。搭建计算机仿真模型和物理实验平台进行仿真和实验验证,结果表明提出的拓扑正确可行。     

基于太阳能电热水器的升降压变换器研究

光伏离网逆变器和并网逆变器被广泛应用于太阳能电热水器中,但其必须在配备蓄电池或连接电网的情况下才能实现最大功率点跟踪。针对此问题,提出一种采用升降压变换器实现最大功率点跟踪的新型方案,并设计了一种双边补偿式单管准谐振升降压变换器。首先对该变换器进行了理论和建模分析,提出了PFM和PWM相结合的控制方式,然后通过仿真验证了理论分析的正确性,最后搭建了540 W实验样机,验证了该变换器及其最大功率点跟踪控制方法的可行性,为家用太阳能电热水器提供了一种升降压式拓扑结构和有效的控制方法。     

低电压应力单级升降压逆变器及控制策略EI北大核心CSCD

针对传统基于Buck-Boost非隔离逆变器具有电压应力大的缺点,提出一种具有低电压应力的新型无变压器单级升降压电压源逆变器拓扑及其调制方案。该拓扑可以在较宽的输入电压范围内实现逆变,同时具有低电压应力与电感电流纹波。文中首先分析该逆变器的拓扑特性及工作模态,设计可以保证输出电容电压平衡的逆变器的调制策略,建立共模等效电路,对高频漏电流进行分析。最后,搭建硬件实验平台,在DSP TMS320F28335和FPGA XC6SLX9-2TQG 144C数字化平台上对提出的方案进行实验验证,实验结果验证了所提新型拓扑和控制方法的有效性。     

增强型Z源逆变器

Z源逆变器利用特殊的X型LC网络实现升降压功能,同桥臂允许直通,提高了逆变器的可靠性.但传统Z源逆变器的升压能力有限,不适用于需要高升压增益的场合.提出一种增强型Z源逆变器拓扑,其具有以下优点:显著增强了逆变器的升压能力,扩大了Z源逆变器的应用场合;实现高调制因子,提高整个逆变器输出的电能质量;有效地降低Z源网络电容的电压应力,有助于减小系统的体积和成本.对增强型拓扑进行了稳态分析,仿真和实验结果验证了该逆变器拓扑的特点.     

低电压应力Buck/Boost PFC的开关器件损耗分析

单相有源功率因数校正电路(Power factor Correction,PFC)的拓扑常选择升压式Boost电路,电压可升可降的拓扑如Cuk、SEPIC、Zeta等开关电压应力大、损耗大.分析了一种低电压应力的双开关管的Buck/Boost拓扑,分析其在3种工作电路方案下的开关电压应力和功率损耗,应用MathCAD进行数学建模并分析计算结果.     

基于开关电容网络的DC-DC变换器

在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、双向升降压变换器、多输入升压变换器和多级降压变换器。给出了这五类变换器拓扑的推演过程,详细分析了其工作原理,并通过仿真研究证明了理论分析的正确性。     

一种非隔离双向三端口升降压变换器

提出一种非隔离双向三端口升降压变换器拓扑及其功率控制策略。该变换器由3个双向Buck/Boost开关单元不通过直流母线电容级联组合而成;相对于传统多个变换器通过公共直流母线连接的解决方案,该变换器完全消除了中间母线电容,可减小变换器体积、重量和成本,提高系统可靠性,且任意两个端口之间均为单级升降压变换,大大提高了变换器的变换效率和功率密度。详细分析变换器的工作原理,给出相应的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)和功率控制策略,最后通过实验验证理论分析的正确性。     

一种SEPIC馈电升降压变换器

针对光伏电池、燃料电池发电等输出电压范围较宽而输出电流纹波要求较小的特点,提出了一种SEPIC馈电升降压(SFBB)变换器拓扑。该拓扑通过极性反转变换器与SEPIC变换器的耦合电感集成,在继承原有SEPIC变换器与极性反转变换器升降压变换特性的基础上,实现了变换器的开关同步,显著提高了整机工作效率。结合SEPIC输入级额外漏感的续流特性降低了SFBB变换器的电流纹波。此外,通过辅助换向网络,抑制了控制开关的振铃效应;通过门电荷抽取机制实现了控制开关的快速关断,进一步降低了变换器的关断损耗。文中详细分析了SFBB变换器的工作原理,并搭建了一台60 W实验样机,验证了理论分析的正确性。     

电动汽车充电与驱动集成化拓扑

针对功率等级较高的电动汽车提出一种充电与驱动集成化拓扑。通过共用相同的电力电子器件将充电系统和电机驱动系统相集成。该集成拓扑结构中充电系统采用一种基于磁组合变压器的三相输入组合式全桥变换器。充电系统中的三个单相桥式变换器可以重构成双逆变器。将双逆变器和阻抗源网络相结合驱动开放式绕组感应电机。充电模式和驱动模式通过相应的切换开关实现。在实际工程应用中,集成拓扑连接导线较长,寄生参数对电路的性能影响就会较大,因此采用了一种缓冲电路。所提集成化拓扑具有功率因数高、电气隔离、单级升/降压、可靠性高以及自容错能力等优点。仿真和实验结果验证了该集成化拓扑结构的可行性。