基于矩阵变压器的全移相双有源全桥直流变换器的电流应力优化方法EI北大核心CSCD

针对传统单一移相策略下,双有源全桥(dualactive bridge,DAB)变换器无法真正实现全局最优电感电流应力的问题,提出一种基于矩阵变压器的全移相调制优化算法。全面分析由3个移相自由度组成的6种移相模式对电感电流应力的影响,并结合传输功率的数学模型得出所有电压传输比对应的全局最优解。使用一种低压侧并联高压侧串联的新型矩阵变压器结构,并分析由此结构引入的第4个移相角对优化结果的影响。最后通过直接功率控制将调制优化算法应用到此拓扑中。仿真和实验结果表明,提出的调制优化算法可以使得DAB变换器全局电感电流应力最优,提高工作效率,在轻载时能够实现软开关。     

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。     

双有源桥变换器电感电流的全局最优控制建模

为改善双有源桥(DAB) DC/DC变换器的工作性能,减小功率损耗,对电感电流的优化策略进行研究.通过分析双重移相(DPS)控制的DAB DC/DC变换器在全局条件下的各种工作模式,并建立了其数学模型.据此,使用拉格朗日乘数法求解各模式下实现最优电感电流的移相比组合,同时推导出由电压转换比和给定传输功率确定变换器运行模...     

基于同步三重移相控制的DAB全工况回流功率优化

为降低双有源桥DAB变换器中的回流功率实现软开关,对DAB的功率模型,软开关实现条件进行推导.分别对DAB在电压转换比大于1和小于1两种工况下的工作原理进行分析,推导出两种工况下的DAB在不同传输功率的最优移相角,提出一种在全工况下降低回流功率的改进同步三重移相控制策略.在MATLAB/SIMULINK仿真平台上进行仿...     

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。     

双有源桥三重移相电感峰值电流优化

针对双有源桥效率的提高，提出三重移相最小电流优化的控制方法。阐述了三重移相的基本原理，通过控制原副边内移相角、桥间移相角3个自由变量进而改变功率的输出；分析了三重移相正向的6个工作模式。在此基础上，进一步推导三重移相功率特性，得到不同模式下的表达式，并给出各模式的功率范围；再利用6种模式特性，得到其峰值电流特性，并以峰值电流优化作为目标，结合KKT推导得到最小峰值电流控制。最后通过1.2 kW实验平台，进行了单移相控制与三重移相峰值电流优化控制实验。实验结果表明峰值优化控制可以减小功率电感峰值电流，效率得到提高。     

一种基于KKT算法的DAB回流功率优化方法

针对双有源桥(DAB)DC/DC变换器回流功率优化效果易受电压传输比和传输功率影响问题,建立了DAB变换器在移相控制下的传输功率和两侧回流功率模型,分析并推导了零电压开关(ZVS)软开关边界,并以此为约束条件,提出了一种基于Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件优化算法的两侧回流功率优化方法。基于此,通过功率分段三移相(PSTPS)优化控制,实现了DAB全功率范围内两侧回流功率优化,且所有开关管可实现ZVS软开关。最后,基于搭建的实验平台验证了所提优化方法的正确性和有效性。     

三重移相控制下DAB变换器全局优化控制策略及分析

该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,通过揭示控制量的扰动对于传输功率及电感电流有效值的影响,提出针对电流有效值的全局最优化条件,统一不同功率段和不同工作模式的优化问题。全局最优化条件的解即为电感电流有效值最小的控制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

能量路由器中DAB变换器电流应力优化与ZVS控制方法

针对能量路由器中双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器的传输效率不高、电流应力大和动态性能不佳的问题,提出一种基于最小变压器漏感电流与全功率范围开关器件零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)相结合的三重移相(Triple Phase Shift,TPS)控制方法。该方法通过对TPS调制下DAB变换器的漏感电流特性、传输功率特性和软开关特性进行分析,推导出三个控制变量(D₁,D₂,D_φ)间的最优关系表达式,优化了传统TPS控制,根据负载情况,灵活切换控制模式,使得所有开关器件均实现ZVS和电感电流有效值最小。仿真实验结果证明了所提控制策略的有效性及正确性。     

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。     

应用于可再生能源系统的DAB变换器软开关调制策略

双有源桥(DAB)直流变换器是理想的大功率双向DC/DC变换器,是电能路由器系统与储能单元实现能量双向传输的核心装置。为实现变换器软开关以达到改善开关器件工作条件和提升功率传输效率,文中分析了采用三重移相(TPS)调制的工作原理。通过分析TPS调制方法下DAB变换器的开关模式及工作波形,得到变换器实现软开关的条件,并与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出了一种全功率范围内实现全部器件软开关的调制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了所提出调制策略的有效性。     

一种新颖的单PI调节器消除双向有源桥无功功率的方法

双向有源桥Dual active bridge(DAB)因为其简单的结构,在双向能量转换领域非常适用。然而,无功功率却是不可回避的问题,无功功率的存在会降低DAB的效率。文中使用单PI闭环控制器来实现无功功率的消除。建立了在传统控制策略下,无功功率的模型。基于理论,分析了变换器在稳定时不同时间段的运行模态,并且利用了平均电流型建立了变换器的小信号模型,利用Matlab软件搭建了仿真平台,仿真实验结果证实了文中采用的方法的正确性。     

双重移相控制下的双向全桥DC-DC变换器最小电流应力分段优化控制

为了减小双向全桥(dual-active-bridge, DAB)DC-DC变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

LCL谐振型双有源全桥双向DC-DC变换器分析与控制

研究了一种新型LCL谐振型双有源全桥双向DC-DC变换器。根据LCL谐振网络的基本特性,在双移相控制方式下,使得初、次级全桥的交流侧电压与电流同相位,实现了单位功率因数,基本可以消除双有源全桥变换器中普遍存在的回流功率。在时域波形分析的基础上,建立了各次谐波的交流等效模型,计算了各次谐波传输功率相对于基波传输有功功率的比值,并通过基波近似法进一步研究了变换器的功率传输特性。最后,设计了一台额定功率为3.6kW的实验样机,特征波形、回流功率的实验与分析结果吻合,并验证了其运行在宽负载电压和功率范围内的良好特性。     

电力电子变压器的内部能量流动协调控制策略

在电力电子变压器(PET)中,当级联H桥(CHB)和双有源桥(DAB)变换器的动态响应特性差异较大时,高、低压直流母线电压容易出现大幅波动。为解决此问题,文中提出了一种基于PET内部能量流动的协调控制策略。该策略由基于直流母线能量总和调节的CHB控制和基于直流母线能量协调的DAB模型预测控制这2个部分组成,能够将PET直流母线储能总量的波动定量地分配给高、低压直流母线共同承担,以使所有直流母线能量的相对偏差的平方和达到最小。该策略简化了PET闭环控制系统和控制参数设计的复杂性,能够提升直流电压的动态响应性能,并且通过补偿控制的方法有效抑制了DAB中的二次功率传输。理论分析表明,所提控制策略对于电路参数的不一致有较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

EV-BWPT无缝功率环移相控制策略研究

电动汽车双向无线电能传输系统以其便捷性、安全性和可靠性高等优势,在车网互联时代得到广泛应用。与传统的单向系统相比,双向系统需要在多个不同控制自由度中进行选取,从而影响系统传输效率。为降低系统无功功率,提高效率,提出一种双向无线电能传输系统无缝功率环移相控制策略。首先,对基于双边LCC补偿网络的双向无线电能传输系统进行了有功和无功功率传输特性分析,得出有功/无功功率与效率、内移相角及外移相角之间的关系;进而提出采用有功功率环路控制外移相角、无功下垂环路控制内移相角的无缝功率环移相控制策略,且该控制策略无需切换模式即可实现功率正反向流动;最后,通过Matlab/Simulink以及半实物实验平台,验证该控制方法的有效性。     

基于双有源桥DC/DC变换器回流功率优化的变频移相混合控制策略

分析了双重移相控制的双有源桥DC/DC变换器功率回流现象,并以减小回流功率为目标对双有源桥双重移相控制策略进行优化,推导出近似最优回流功率控制曲线。在此基础上,进一步提出了变频移相混合控制策略,使变换器控制参数在负载变化时保持在最佳工作点。最后,以理论推导为基础搭建了双有源桥实验平台,实验结果验证了所提方法对增加变换器效率的有效性。     

基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略

现有双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的扩展移相(extended phase shift,EPS)控制优化策略存在数学模型不完整、工作模式不全面、优化目标单一、无法在线优化等问题。为此在全面分析EPS的工作模式和各模式传输功率、回流功率及电流应力数学模型的基础上,提出了一种EPS控制的回流功率和电流应力复合优化控制策略,优化目标是在保证回流功率最小的前提下优化电流应力,在分析比较不同工况下各模式性能优劣的基础上,根据优化目标选取部分模式采用有约束极值求解法得出复合最优控制路径,进而设计了EPS复合优化闭环控制器。最后,通过实验对所提控制策略进行了验证。实验结果表明,与已有控制策略相比较所提出控制策略降低了DAB变换器的回流功率和电流应力,提升了DAB变换器效率。     

基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略

现有双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的扩展移相(extended phase shift,EPS)控制优化策略存在数学模型不完整、工作模式不全面、优化目标单一、无法在线优化等问题。为此在全面分析EPS的工作模式和各模式传输功率、回流功率及电流应力数学模型的基础上,提出了一种EPS控制的回流功率和电流应力复合优化控制策略,优化目标是在保证回流功率最小的前提下优化电流应力,在分析比较不同工况下各模式性能优劣的基础上,根据优化目标选取部分模式采用有约束极值求解法得出复合最优控制路径,进而设计了EPS复合优化闭环控制器。最后,通过实验对所提控制策略进行了验证。实验结果表明,与已有控制策略相比较所提出控制策略降低了DAB变换器的回流功率和电流应力,提升了DAB变换器效率。