氢燃料电池输出DC-DC变换器设计

氢燃料电池输出DC-DC变换器是氢燃料电池汽车的关键部件之一.氢燃料电池系统对DC-DC变换器具有高效率、小体积以及低纹波等方面的要求,基于六相交错型双Boost拓扑分析变换器的升压比和纹波电流,根据实际应用的电压电流参数对12 kW六相交错双Boost变换器进行了设计计算,并经仿真及实验验证可行.     

200kW储能电池管理与控制系统设计

文中提出一种基于交错并联技术的大功率电池储能管理与控制系统。其中的电池管理系统BMS主要用于电池的SOC管理,具有电压和电流的实时监控,电池自身保护预警等功能;双向DC-DC功率变换器主要实现电池电压与电网电压的匹配以及电池充放电功率的控制功能。由于电池充放电功率变换器应用于低压大电流场合,因此采用多级交错并联的方法实现。     

并联冗余DC-DC模块蓄电池充电均流方法

并联冗余是应用于风光互补独立供电系统的DC-DC变换器满足高可靠性要求的关键,而均流技术是并联冗余的关键,现有的均流方法无法同时满足并联冗余和蓄电池充电要求。本文在分析并联DC-DC模块蓄电池充电特性的基础上提出了一种实现并联DC-DC变换器瞬时均流的新控制方法。该方法基于平均电流法原理,通过单片机A/D口检测蓄电池充电电压和各并联DC-DC模块充电电流,判断蓄电池状态,自适应调整各模块PWM信号占空比实现均流和充电控制。文中根据理论模型进行了仿真,并构建实际系统进行了实验,仿真和实验结果表明,此方法能够同时满足DC-DC变换器并联冗余和蓄电池三段式充电的要求,验证了方法的有效性。     

交错并联BUCK变换器的仿真研究

目前双向DC/DC变换器是电力储能系统的重要组成部分,而其中BUCK电路是其最基本的拓扑之一,交错并联技术指的是并联运行的各通道的控制信号频率相同,并且相位互相错开的运行模式。因此文章分析了交错并联BUCK变换器的工作过程,并且通过PSIM仿真对每相交错并联BUCK变换器进行了验证,结果表明,交错并联技术能减小输出电流纹波,并且有相数越多,越能降低纹波的效果,提高了变换器的效率。     

复合电源双向DC/DC变换器R-S-T控制策略

为了提高复合电源双向DC/DC变换器工作过程中的动态特性,提出一种用于三通道交错并联双向Buck/Boost变换器的R-S-T控制策略.分析该变换器在Buck模态下工作过程,建立了交流小信号模型,得出控制变量到状态变量的传递函数,在此基础上设计了R-S-T控制器并对其进行参数整定.相较于传统的PI控制,R-S-T控制策略具有更好的动态和稳态响应特性,最后通过仿真和实验验证了此方案的正确性和可行性.     

一种适用于电动汽车的新型双向交错式无桥变换器

电动汽车与电网端的能量传递过程得到广泛研究。鉴于此,提出了一种适用于电动汽车电池充电器的双向交错无桥变换器。该变换器通过单元整合,取消了桥式结构。详言之,该变换器前级可等效为双向交错无桥Boost电路,以满足电网和直流母线的交互;后级可等效为双向Buck-Boost电路,以满足直流母线和汽车电池的交互。对新型双向变换器的正向和反向工作过程进行分析,同时阐述新型变换器的功率控制和电流控制策略,推出相关的控制算法。最后,通过PISM软件对该变换器进行了仿真验证。结果表明,该变换器不但具有G2V和V2G两种工作模式,并拥有较高的功率因数。     

一种四相交错并联BoostDC／DC变换器的设计

通信电源及分布式电源主要由前级高频整流器、中间级电池组和后级DC／DC变换器组成。DC／DC变换器的输入部分通常采用大功率Boost变换器,以将前级与中间级的直流电压提升至一定的幅度,从而更方便地形成所需提供给负载的各种电压。IntelCPU广泛用于IT工业,其对电源的要求越来越严格,需要提供更低的电压、更大的电流及更快的动态响应。为了改进Buck类型电压调整模块（Voltage Regulator Module,简称VRM）的动态响应要求,广泛使用多相交错并联技术,以实现快速的动态响应且极大地降低输出电流纹波。文章以一个大功率的四相交错并联Boost变换器作为设计实例,详细说明了其工作原理及主要器件的设计与选用;论证了该项技术用于BoostDC／DC变换器的多种优点,从而证明了多相交错并联技术的先进性和实用性。     

基于SiC器件的交错并联双向DC-DC变换器的设计

针对传统组串式储能变流器存在的系统损耗大、输出电能质量低及整体可靠性差等问题,文中提出一种新型两相交错并联变换器拓扑,以提高系统效率及过流能力。首先给出交错并联DC-DC变换器的拓扑结构,分析两相交错并联拓扑结构工作原理,并推导相应的小信号模型,求其开环传递函数;然后以提升系统响应速度为目标,设计基于电流内环、电压外环的串级控制器,搭建基于SiC器件的10 kW样机。通过大电流实验、双脉冲实验对样机进行稳定性验证,最后对样机充放电模式分别进行效率测试。实验结果表明,基于SiC器件的两相交错并联双向DC-DC变换器能在一定程度上减小电流纹波,提高变换器功率等级,显著提升效率。     

直流供电系统蓄电池配置问题探讨

本文分析了直流供电系统中，蓄电池配置两组并联使用的原因，阐述了蓄电池并联使用的利弊，论述在满足容量要求情况下，开关电源配置一组蓄电池作为备用电源的可行性，并提出相关条件。     

高升压比交错并联Boost电路的分析

文章分析了传统Boost电路在实际应用中存在的问题,提出了一种改进型的交错并联Boost电路。在电感电流连续模式下,根据占空比大于或小于0.5的情况,详细分析电路的工作过程,推导了稳态情况下输出输入电压关系式,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

A Compact Digitally Controlled Fuel Cell/Battery Hybrid Power Source

A compact digitally controlled fuel cell/battery hybrid power source is presented in this paper. The hybrid power source composed of fuel cells and batteries provides a much higher peak power than each component alone while preserving high energy density, which is important and desirable for many modern electronic devices, through an appropriately controlled dc/dc power converter that handles the power flow shared by the fuel cell and the battery. Rather than being controlled to serve only as a voltage or current regulator, the power converter is regulated to balance the power flow to satisfy the load requirements while ensuring the various limitations of electrochemical components such as battery overcharge, fuel cell current limit (FCCL), etc. Digital technology is applied in the control of power electronics due to many advantages over analog technology such as programmability, less susceptibility to environmental variations, and low parts count. The user can set the FCCL, battery current limit, and battery voltage limit in the digital controller. A control algorithm that is suitable for regulating the multiple variables in the hybrid system is described by using a state-machine-based model; the issues about embedded control implementation are addressed; and the large-signal behavior of the hybrid system is analyzed on a voltage–current plane. The hybrid power source is then tested through simulation and validated on real hardware. This paper also discusses some important issues of the hybrid power source, such as operation under complex load profiles, power enhancement, and optimization of the hybrid system. The design presented here can not only be scaled to larger or smaller power capacities for a variety of applications but also be used for many other hybrid power sources.     

燃料电池在通信电源中的应用

介绍了一种新能源装置——燃料电池的原理、分类、特性及其在通信电源中的应用,并将其与柴油发电机组、铅酸蓄电池在能量转换效率、环境兼容性、可靠性、成本等诸多方面进行了比较,分析了燃料电池在通信行业中的应用现状以及存在的问题,并对燃料电池在通信行业中的应用前景进行了展望。     

电动汽车的未来 第25届世界纯电动车、混合动力车和燃料电池车大会暨展览会

2010年11月5日至9日,第25届世界纯电动车、混合动力车和燃料电池车大会暨展览会在深圳成功举行。这次电动车大会暨展览会的主题是"可持续动力革命"。顾名思义,可持续动力就是指生生不息的动力,同时也是未来汽车工业的发展方向,全球汽车工业的领跑者都把开发新能源放在了最重要的位置。中国目前是全球最大的汽车市场,中国政府已明确提出了大力发展电动汽车(EV)等电动车辆的方针,因此这次EVS25大会是一个前瞻汽车未来潮流、窥探新能源发展的最佳舞台。本次展览会期间,约有350家企业及大学等机构参会,约60家以中国公司为主的企业展出了电动车辆及外围设备。本次展会齐聚了知名汽车企业家、学者、教授、工程技术人员于一堂,展示世界纯电动车、混合动力车和燃料电池车等新能源与节能环保汽车、汽车零部件最新技术发展以及成果,共同探讨其未来发展方向。     

混合型包络跟踪电源技术研究

提高功率放大器效率主要有三种方案：Doherty技术、包络线消除与恢复技术和包络跟踪技术。其中,包络跟踪技术在性能和可实现性方面具有显著优势。为了降低包络跟踪技术的电能损耗,以进一步提高包络跟踪系统性能,文章设计了一种混合型包络跟踪电源电路。测试实验表明,该电源电路的效率达到60%、平均输出功率为1 W,可以在不同频率的输入下,保持稳定的传输效率和良好的输出波形线性度,适用于高效率功率放大器应用。     

Influence of Battery/Ultracapacitor Energy-Storage Sizing on Battery Lifetime in a Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle

Combining high-energy-density batteries and high-power-density ultracapacitors in fuel cell hybrid electric vehicles (FCHEVs) results in a high-performance, highly efficient, low-size, and light system. Often, the battery is rated with respect to its energy requirement to reduce its volume and mass. This does not prevent deep discharges of the battery, which are critical to the lifetime of the battery. In this paper, the ratings of the battery and ultracapacitors are investigated. Comparisons of the system volume, the system mass, and the lifetime of the battery due to the rating of the energy storage devices are presented. It is concluded that not only should the energy storage devices of a FCHEV be sized by their power and energy requirements, but the battery lifetime should also be considered. Two energy-management strategies, which sufficiently divide the load power between the fuel cell stack, the battery, and the ultracapacitors, are proposed. A charging strategy, which charges the energy-storage devices due to the conditions of the FCHEV, is also proposed. The analysis provides recommendations on the design of the battery and the ultracapacitor energy-storage systems for FCHEVs.     

Energy Management Power Converters in Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles

Using a bidirectional dc-dc converter along with low-voltage energy storage for the high-voltage dc bus and traction motor drives has been a prominent option for hybrid electric and fuel cell vehicles. This paper will describe the significance of energy management power converters and their circuit topology options for efficiency, size, and cost considerations. Whether isolated or nonisolated, soft switching techniques have been widely used in high-power bidirectional dc-dc converters. Through some design examples, the component selection and circuit design optimization are discussed, and their efficiency evaluation results are also given. Major difficulties of developing a high-power bidirectional dc-dc converter are found in lack of high-power passive components and lack of multiphase dc-dc controllers. More development work needs to be done in these areas     

Power Semiconductor Devices for Hybrid, Electric, and Fuel Cell Vehicles

Power semiconductor devices are key components in all power electronic systems, particularly in hybrid, electric, and fuel cell vehicles. This paper reviews the system requirement and latest development of power semiconductor devices including IGBTs, freewheeling diodes, and advanced power module technology in relating to electric vehicle applications. State-of-the-art silicon device technologies, their future trends, and theoretical limits are discussed. Emerging wide bandgap semiconductor devices such as SiC devices and their potential applications in electric vehicles are also reviewed     

通信蓄电池的实际使用与维护

通信电源是电力系统通信设备中必不可少的组成部分,它的任务是安全、稳定、可靠、不间断地为通信设备供电。因此,通信电源供电的高可靠性就显得尤为重要。在通信电源系统中,蓄电池组是直流供电系统的重要组成部分,是保证通信直流供电系统正常运行的最后一道防线。文章从实际使用和维护的角度出发,系统地介绍了十三陵蓄能电厂通信蓄电池的容量检测方法,根据电厂地理环境的特殊性,制定合理的维护方式,对电力系统通信的实际工作有一定的参考意义。     

磷酸铁锂电池在通信电源系统的应用

介绍了磷酸铁锂电池的工作原理、性能及其主要特点,提出了磷酸铁锂电池在通信行业的主要应用场景。由于磷酸铁锂电池具有节地、节材、节能的优势,随着节能减排工作深入开展,磷酸铁锂电池及其通信电源系统必将得到越来越广泛的应用。     

ITER极向场电源系统的设计与仿真

ITER极向场电源由两台三相桥式整流器通过平衡电抗器并联输出12脉波,额定电流45kA,额定电压2kV。文章提出电源运行方案为无环流与有环流运行相结合,可以实现四象限运行模式。通过Ansoft Simplorer仿真软件,建立了详细ITER主整流器模型,并设计其电压电流控制器,通过仿真验证了设计方案。