一种适合UPS应用的新型零电压开关双向DC-DC变换器

电流-电压型双向DC-DC变换器采用相移技术可以实现功率器件的软开关，但是电流源型变换器存在关断电压尖峰和变压器两端电压不匹配时引起环流损耗增加。为解决这些问题，该文提出一种新的相移加PWM控制有源箝位型零电压软开关(ZVS)双向DC-DC变换器，在电流源型变换器中加入有源箝位支路和PWM控制技术，能够有效抑制电压尖峰和降低环流损耗，同时实现了全负载范围的ZVS。该文分析了这种新型变换器的工作原理，并在一台1.5 kW的原理样机上进行验证，最后给出了试验结果。     

基于双电源开关变换器电路的研究

针对燃料电池输出电压易受负载变化的影响以及光伏电池输出电压随入射光的强弱和温度而变化的特点,提出了燃料电池与太阳电池双能源并联运行的新型拓扑电路.用燃料电池与交错并联Boost开关变换器连接,可以有效减小燃料电池输出电流的纹波;用太阳电池与双向Buck-Boost开关变换器拓扑联接,不仅可以向负载提供电能,还可以对蓄电...     

用于可再生能源发电系统的二次型升压变换器

针对太阳能、燃料电池等可再生能源发电系统输出电压较低的问题,此处提出一种基于耦合电感的二次型超高升压变换器,采用无源箝位电路结构,在实现高电压增益的同时,回收漏感能量,提高了转换效率,抑制了开关管的电压尖峰,改善了传统升压变换器开关管和二极管两端电压应力大、增益受限等缺点。最后,在理论分析的基础上搭建了一台输入为24 V,输出为400 V,额定功率为250 W的实验样机,实验结果验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性,最大效率和满载效率分别为95.4%和93.8%。     

一种无源无损吸收的交错并联Buck电路

针对传统单相高压大功率Buck变换器中由于线路寄生参数和器件非理想特性的影响,在功率开关管两端会产生过高电压尖峰的缺点,提出一种无源无损吸收的交错并联Buck电路.详细分析了该变换器的工作原理,通过仿真与实验进行验证,结果表明该变换器能够在不增加额外损耗的前提下有效抑制电压尖峰,同时可以增大纹波频率和减小输出电流纹波,降低对滤波电感和滤波电容的要求,提高变换器的功率密度.     

具有快速瞬态响应的电压电流双环准定频控制Zeta变换器研究

为解决传统变频控制技术开关频率范围宽、电流型恒频控制技术瞬态响应速度慢等问题，提出并研究了一种电压电流双环准定频控制技术。以Zeta变换器为例，首先阐述了电压电流双环准定频控制技术的工作原理；然后分别建立了传统电流型恒频控制技术和电压电流双环准定频控制技术的小信号模型，通过波特图对比分析两者的瞬态性能；最后建立仿真和实验平台，对理论分析进行验证。研究结果表明：与传统变频控制技术和电流型恒频控制技术相比，电压电流双环准定频控制技术具有开关频率变化范围小、输出电压纹波小、负载瞬态响应速度快等优点。     

基于耦合电感的高增益升压DC-DC变换器的研究

传统的基于耦合电感的DC-DC变换器由于电压增益低、开关管两端电压尖峰高和输出二极管存在反向恢复等问题,应用在可再生能源如光伏和燃料电池上产生的电压较小.为了解决这些问题,提出一种利用耦合电感的新型升压DC-DC变换器.该变换器采用一个带二极管和电容单元的耦合电感,二极管和电容形成的倍压单元能有效吸收漏感,降低开关管的...     

适用于光伏/燃料电池发电的组合式直流升压变换器

光伏/燃料电池并网发电系统是目前可再生能源应用领域的重要研究方向,然而上述2类电源的直接输出电压较低,通常需要一高升压变比的直流变换器将其提升到较高电压来供给并网逆变器,但直流变换器的高频纹波电流又会影响上述2类电源的使用寿命和工作效率,针对上述问题提出一种组合式直流升压变换器,给出了该变换器的2种控制方法——互补控制和交叉移相控制,分析了该变换器在每种控制策略时的工作原理和基本特性。通过一台1kW的原理样机,验证了该变换器具有以下特点:较高的升压变比,可以有效降低主开关管的电压应力和输入电流纹波,同时具有较小的输出电压纹波。     

用于单级桥式PFC变换器电压尖峰抑制的有源钳位电路

单级桥式功率因数校正(PFC)变换器由于变压器漏感的存在,会产生桥臂电压尖峰,严重影响变换器的正常工作。为有效解决这一问题,在分析桥臂电压尖峰的产生机理、阐明有源钳位电路对桥臂电压尖峰的抑制作用的基础上,分析有源钳位电路钳位开关管漏源极电压尖峰的产生机理,并提出一种让桥臂上管工作在零电压开通状态,以解决钳位开关管电压尖峰的方法。针对输入电流过零阶段桥臂电压尖峰无法被有源钳位电路吸收的问题,提出钳位开关管在该阶段一直关断的控制方法;针对输入电流过零阶段钳位开关管存在冲击电流问题,提出一种改进的有源钳位电路,有效解决了该问题。仿真和实验结果均验证了理论分析的合理性和所提方法的有效性。     

一种低输入纹波双开关高增益变换器

为了实现高效电能变换以并网发电,针对并网发电系统中光伏、燃料电池等清洁能源输出电压低的问题,提出了一种低输入纹波双开关高增益变换器.该变换器在实现电压高增益的同时通过将两个电感器的一侧连接输入端,可以实现输入电流的连续性以及降低电感电流.介绍了该变换器的工作机理以及参数设计方法,对比分析了不同高增益变换器性能.通过Matlab/Simulink对上述理论分析进行了仿真验证.仿真结果表明,该变换器能够实现直流电压的高增益,保证输入电流的连续性,同时减小了电感电流值.     

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题，提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先，详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后，具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上，将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后，搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络，具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势，有利于延长燃料电池使用寿命。同时，通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位，降低了功率元件的电压应力。因此，所提变换器适用于燃料电池并网系统。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

一种燃料电池发电系统直直变换器的研究

本文针对燃料电池的外特性较软这一特性，研究了一种推挽正激变换器。通过对变换器的小信号建模，设计了其双环控制参数。实验表明在燃料电池稳态输出及动态变化时，控制器均能保证了此变换器能够稳定工作，从而有效地利用了电能。     

一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器的研究

光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定,需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器,在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单元,提高了变换器的升压能力,实现了以较小的占空比获得较大的电压增益,拓宽了输入电压范围。同时,该变换器改进了传统二次型Boost变换器开关管和二极管电压应力过大的缺点,减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗。另外,该变换器还有输入电流连续、输出电压纹波小的优点。分析了该变换器的工作原理及工作特性,在理论研究的基础上搭建了一台12 V/60 V的实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究

针对四开关Buck-Boost变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck、Buck-Boost、Boost三模式切换策略。该策略在原有Buck、Boost两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关BuckBoost变换器在Buck、Buck-Boost、Boost三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。最后搭建saber仿真模型和硬件实验平台,验证了所提控制策略的可行性。     

全桥型DC/DC变换器的DMC-PID串级控制策略研究

研究了全桥型DC/DC变换器系统的控制方法。针对现有DC/DC变换器动态响应速度慢、抗干扰能力差的现状,提出了基于状态反馈精确线性化的动态矩阵控制-比例积分微分DMC-PID（dynamic matrix control-propor-tional integral differential）串级控制方法。应用状态空间平均法建立全桥型DC/DC变换器系统的非线性模型,通过状态反馈精确线性化后得到线性化系统。为使系统获得优良的控制性能,选取DMC-PID串级控制方法。该控制方法同时具备PID算法的鲁棒性和DMC算法的快速性和稳定性,能有效地解决电源输入电压大范围波动输出电压不能及时稳定的问题。通过仿真分析和实验验证了该方案能在各种扰动工作条件下实现对变换器输出精确、快速的控制。     

燃料电池发电系统中功率变换器的研究

针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管电压/电流应力;后级交流变换器采用改进型虚拟同步发电机算法,能够快速准确的跟踪负荷变化、实时无误差的调节频率并具有良好的无功电压下垂特性。通过分析可知:仿真时前级直流输出电压一直稳定在700 V,当无功功率增加200 Var时,电压幅值的波动约为0.5 V,逆变器输出频率不随负荷的波动而发生变化,稳定在50.012 Hz;实验时该直流变换器具有较高的电压增益,可达20倍的增益,并能够稳定在期望值50 V附近稳定工作。仿真及实验分析都验证了采用的拓扑电路结构和控制方法的可行性。     

全数字双向DC/DC变换器中电流断续控制的研究

在数控双向DC/DC变换器的平均电流控制中,由于受数字系统采样频率的限制,存在电流断续时无法控制的问题.本文基于F2407A DSP控制系统,提出了一种在电流断续时采用开环控制的策略.通过采样输入输出电压以获取电感的平均电流,从而代替了实际的采样电流,以进行PI调节.实验结果表明,当电感电流断续时,该控制策略能很好地实现电路的恒流控制.     

电流控制型储能变流器控制稳定性分析与谐波谐振抑制技术研究

储能变流器是储能系统平抑新能源电站功率波动和支撑电网调频调压功能的核心载体。对储能变流器关键运行控制技术特别是电流控制模式下的控制策略进行研究,提出了电流内环无静差跟踪控制策略,建立了PI控制器比例、积分关键控制参数最佳阻尼比优化设计方法。基于开环幅相频率特性和开环对数频率特性方法,构建计及储能变流器电流内环的开环频域模型。通过Bode稳定判据,定量分析了不同电流内环比例系数、积分参数以及变流器阻感参数变化对储能变流器控制稳定性的影响,并采用Nyquist稳定判据对比验证,在实时数字仿真试验平台（RT-LAB）开展储能变流器并网测试,不同比例系数和积分系数下的并网系统均保持稳定。基于滤波器的输入电压到输出电流的传递函数,发现储能变流器存在谐波谐振问题,提出基于电容电流反馈的有源阻尼谐振抑制策略,有效消除谐波谐振影响。分析结果表明,所设计的储能变流器及其谐波谐振抑制策略,具备鲁棒性,能够为大型新能源电站建设提供有力支撑。     

最小原边通态损耗高压输入多谐振推挽变流器

为了提高新型燃料电池能源系统能量转化传递的效率,延长燃料电池本体寿命,提出了一种最小化原边通态损耗的高压输入软开关多谐振推挽变流器。该变流器继承了传统推挽变流器和传统LLC多谐振变流器的全部优点,可用于低成本、高效高功率密度场合,且其原边所有主开关管上的电压应力均为输入电压,故较传统推挽变流器更适用于高压输入的场合。此外该拓扑还通过将原边电流均分至2个推挽支路的方式将原边通态损耗降为传统推挽变流器的一半,提高了转换效率,因而该新颖变流器非常适合作为燃料电池系统中后级单向宽范围输入的高效率直流电源。在详细分析了该变流器的工作原理和关键参数的设计方法后,以一台1 kW的实验样机验证了该拓扑的可靠性和有效性。样机的满载效率达到了97%。