基于大容量链式储能系统的DAB移相控制研究

针对大容量链式储能变换器中双有源桥(DAB)移相控制,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)+数字信号处理器(DSP)的双有源桥(DAB)全数字移相控制实现方法。DAB通过隔离变压器漏感储存能量,并通过控制变压器初次级电压相位差来实现能量双向传递。此数字移相实现方法简单且使变压器电压、电流正负半波面积相等,提高了变压器精确性。最后设计了1 kW,20 kHz的DAB样机来验证该方案并得出实验波形。     

基于开关组合规律的双有源桥DC-DC变换器传输功率特性

双有源桥DC-DC变换器(DAB)采用移相控制时拥有三个互相独立的移相自由度,通过DAB一次侧、二次侧输出电压的解耦,将三个移相自由度任意组合下的DAB工作状态划分为12个模式。对12个模式的传输功率分别进行计算,推导各模式下传输功率的取值范围,并在此基础上对三重移相控制下DAB的传输功率特性进行研究。通过对三个移相自由度做一些特殊赋值,三重移相控制可以简化为单重移相控制、拓展移相控制和双重移相控制,研究这四种移相控制方法的传输功率范围,并对它们功率传输的灵活性进行比较。最后,通过实验验证了理论分析结果。     

基于单侧PWM加移相控制的DAB变换器优化控制策略

双有源桥DC-DC变换器(DAB)在电能变换场合应用良多,但是功率回流问题一直亟待解决.为了实现DAB变换器的功率回流特性优化,同时简化控制过程,基于DAB变换器的载波移相控制原理提出了一种单侧PWM加移相控制策略,分析了DAB变换器的功率特性和实现软开关条件下回流功率最小的条件.实验验证了提出的单侧PWM加移相控制策...     

并网UPS的双向DC/DC变换器及改进移相控制

隔离双向DC/DC变换器作为新一代并网不间断电源(UPS)系统的核心单元直接影响着系统效率.在对传统单移相控制进行分析的基础上,提出一种改进移相控制方法.相比单移相控制,改进移相控制具有两个可调节移相比,通过多变量控制可更加灵活地调节功率大小和流向,从而改善系统电流应力和传输效率特性.给出了改进移相控制的工作原理,并对比分析了单移相和改进移相控制的电流应力特性.利用FPGA和DSP作为主控器件,搭建了系统实验平台,实验结果验证了理论与仿真分析的正确性.     

隔离式双向DC/DC变换器多重移相软开关研究

双有源桥(DAB)隔离式双向DC/DC变换器(IBDC)具有能量双向流动和高频化隔离的特点,可以实现不同等级的电压、电流和功率匹配,是多能源系统互联的关键环节.三重移相(TPS)控制方法不仅包括初级桥和次级桥之间的移相,同时还包括初级桥和次级桥的各自独立的内移相,因此控制方法灵活,但是需要确定的参数众多,系统复杂.此处主要对IBDC TPS的软开关特性和电流有效值特性进行研究,并对其系统特性进行优化,使得变换器在实现全负载软开关范围的基础上电流有效值最小,系统的整体效率最高.     

基于扩展移相控制下双有源桥移相角优化选取与分析

双有源桥(DAB)采用扩展移相(EPS)控制时,在同一传输功率下存在移相角的多种不确定组合。合适的移相角选取不仅是确保DAB满足功率传输要求的前提,同时也是降低回流功率、减小电流应力的重要保障。基于此,首先,提出了一种EPS控制下的DAB移相角优化选取方法,所建立的传输功率表达式可以降低传输功率特性的分析难度和计算复杂度;其次,在综合考虑回流功率与电流应力优化的前提下,可以进一步明确移相角的选取范围;最后,仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

面向能源互联网的固态变压器中双有源桥直流变换器研究

针对双重移相控制固态变压器中非谐振式双有源桥直流变换器(Dual Active Bridge, DAB)传输轻载功率时,外移相的移相区间(Phase-ShiftInterval, PSI)窄且内移相对外移相的扰动灵敏度(DisturbanceSensitivity, DS)高的问题,提出一种改进移相控制方法。首先,通过对比分析DAB在传统移相控制(Phase-Shift-Control, PSC)下的工作原理与功率传输特性,建立了各PSC间的内在联系。其次,根据改进双重移相控制方法的工作原理,划分了三种工作状态并对各工作状态下的模态进行了研究。然后,推导了各工作状态的传输功率并分析了其传输特性。理论分析表明,该方法相对于传统移相控制方法,能显著降低外移相对内移相的DS和对传输功率的冲击度,拓宽了内外移相量的PSI,同时提高了系统的功率传输效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和优越性。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

双向有源桥式DC/DC变换器的相移控制对比研究

针对双向有源桥式(DAB)DC/DC变换器在单相移控制中电流应力大、效率低的缺点,对比研究了在单相移控制和双重相移控制下DAB DC/DC变换器的电流应力和效率。首先对两者进行原理分析,然后进行功率调节和电流应力的理论推导,使用Matlab工具直观显示单相移控制和双重相移控制下的功率与相移量的关系,以及电流应力与相移量之间的关系,对比发现,双重相移控制下的功率调节范围、电流应力明显优于单相移控制。最后在基于TMS320F28335控制器的DAB DC/DC变换器实验平台进行了对比实验,实验结果验证了理论推导的正确性。     

电压不匹配运行条件下双有源桥变换器的效率优化方法

通过对双有源桥（DAB）变换器全部开关管的零电压开通（ZVS）控制,同时兼顾对DAB变换器的电流应力进行优化,来提升DAB变换器在输入输出电压不匹配运行条件下的整机效率。首先详细分析DAB变换器实现ZVS的电感电流约束条件,并获得传输功率范围;对比分析升压和降压运行场景下的软开关约束条件对传输功率的影响,以软开关功率范围最大为指标优选移相控制方式;然后基于优选的移相控制方式,为了进一步降低开关管的电流应力,提出零电压开通-电流应力优化（ZVS-CSO）算法,求解得到ZVS区域内电流应力最小时对应的移相比,并从理论上对比验证了优化效果;最后在StarSim硬件的环平台以及实物平台上对所提优化算法的有效性进行了验证。