双向直流变换器控制方法

双向直流变换器配合蓄电池或超级电容等化学储能元件应用在具有直流母线支撑的系统中时,其主要控制目标为结合储能元件的荷电状态实现负载的稳定工作。当负载功率大于主供电功率时,控制储能元件释放能量以满足负载功率需求;当负载功率小于主供电功率时,控制储能元件吸收能量以避免母线电压上升。归纳和总结了现有的双向控制方法,详细分析了储能系统中变换器两端均为直流源的应用场合时双向直流变换器的双向切换原理,重点研究了采用带有方向信息的电感电流平均值作为电流内环、直流母线电压作为电压外环的双向控制方法。针对该控制方法中存在的母线电压波动和电池频繁充放电的问题,阐述了相应的优化措施。     

微电网磁耦合双向直流变换器控制策略

首先对多相交错并联磁耦合双向Boost-Buck变换器进行耦合电感的优化设计研究,推导出耦合电感通用设计准则,然后以两相Boost-Buck变换器Boost工作模态为例,采用小信号建模方式推演出状态变量到控制变量的传递函数,根据两相交错并联磁耦合Boost变换器的开环特性,设计出相应的补偿网络,提出基于改进电流内环控制策略的优化多项式控制理论,并设计出优化多项式控制器对系统参数加以优化整定,最后通过仿真和实验,证明所提控制策略较之传统控制方式提高了系统的稳态性能和动态特性,同时采用磁耦合电感设计有效改善输出相电流纹波峰值,提高了变换器转换效率。     

储能双向直流变换器单目标定频MPC策略

针对飞跨电容双向升降压变换器(FCBBC)在储能系统中的应用,提出了基于单目标定频的模型预测控制(MPC)策略。所提控制策略仅需建立电感电流单目标约束函数,并联合飞跨电容电压动态方程,即可实现对电感电流及双端飞跨电容电压的控制。相比传统MPC算法,无需对两端飞跨电容电压进行独立寻优,使系统运算量降低了80%,且保持良好的动态性能。最后,通过搭建小功率实验平台对所提控制策略进行了有效验证。     

双向直流变换器的双环解耦控制策略

此处分析了双向Buck/Boost变换器的平均状态方程,对其提出了一种可推广应用的双环解耦控制策略,总结了该控制策略的实现方法,并将其推广应用到双向Cuk电路中。讨论了双环解耦控制策略的其他形式与优化技术路线。最终以双向Buck/Boost变换器为例,通过仿真和实验验证证实了这类控制策略的有效性。     

一种基于模式切换的隔离型双向直流变换器效率优化方法

作为固态变压器中的核心部件,大功率隔离型双向直流变换器的效率优化至关重要。通过分析双移相桥式隔离型直流变换器的工作原理,详细计算了包括中频变压器在内的直流变换器损耗分布,得出直流变换器的损耗分布结果,用以指导直流变换器的效率优化。基于损耗分析结果,为提高直流变换器的效率,研究一种基于模式切换的控制方式,从而实现了全功率范围内的损耗更优控制。最后,搭建额定容量为35k W的实验样机,实现了本文所述的控制方式,不同漏感条件下样机的实测效率为98.1%和97.6%,验证了损耗分析及控制算法的正确性。     

储能系统双向隔离直流变换器新型控制策略

为了实现高压接入低压输出储能系统中三相双向隔离直流变换器的高效应用,设计了一种新颖的控制策略。三相直流变换器中隔离变压器采用星三角连接可减少高压侧电压应力和低压侧电流应力。新方案利用开关频率控制调节直流变换器输出电压,并在高于开关频率点后,结合使用了一种谐振电路的移相算法,以减小特定功率下的开关频率范围。同时,对全功率...     

一种三电平全桥直流变换器新型控制策略研究

三电平全桥变换器的移相控制策略中,不能使所有开关管实现软开关条件;斩波加移相控制策略中,隔离变压器原边绕组电压谐波总畸变率(total harmonic distortion,THD)高。针对这一问题,提出一种新的对称双移相控制策略。将对称双移相控制策略与斩波加移相控制策略进行对比研究。通过对对称双移相控制策略下开关过程进行分析,得出所有开关管均能实现软开关条件;通过对变压器原边电压进行傅里叶分析,得出该控制策略下变压器原边绕组电压谐波总畸变率低。通过分析谐波总畸变率随斩控角的变化规律,得出该控制策略下变换器的最优稳态工作点。制作一台三电平全桥直流变换器科研样机,对该文的分析进行验证。     

一种适用于高压大功率变换器的三电平直流变换器

(半桥)三电平变换器的优点是其开关管的电压应力为输入电压的一半，该文从另一个角度提出它的推导思路，从中提取出两种三电平开关单元。将(半桥)三电平变换器的推导思路推广到所有的直流变换器，提出了三电平变换器族系，该类变换器除了开关管电压应力为其原型变换器的一半以外，部分变换器还可以大大减小滤波器，提高变换器的动态响应。三电平变换器可以广泛应用于高输入电压/输出电压、中大功率的直流变换场合。     

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略

提出一种太阳能独立光伏发电系统.与传统的独立光伏发电系统相比,新系统具有对蓄电池的充放电进行有效控制、保护蓄电池不受损坏、延长蓄电池的使用寿命、充分利用太阳能、实现系统的能量管理等特点.由于双向变换器在该系统中承担了双向输送能量的任务,因此实现系统能量管理的核心是对双向变换器的合理有效控制.通过系统的能流模型分析了其运行原理,详细给出系统双向变换器的双向选通控制策略和延时同步整流控制策略.最后通过一个500W的原理样机验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

用于储能系统多输入双向DC/DC变换器的研究

多输入DC/DC变换器在混合储能中的应用非常广泛,也成为近年来的研究热点.对所提出的三全桥双向DC/DC变换器进行了深入的理论分析.通过数学模型的推导,得出稳定情况下输入、输出电压、功率大小与移相角之间的关系.在Boost模式下对软开关的性能进行了分析,最后研制了一台1.2kW的样机,进行上述分析的实验验证.     

储能用悬浮交错双向DC/DC变换器

本文提出将单向悬浮交错Boost变换器扩展到双向工作模式,得到可用于储能系统的悬浮交错双向DC/DC变换器FIBDC（floating interleaved bi-directional converter）。详细分析了该变换器在双向模式下的工作过程,推导出电压增益、功率器件承受的电压应力以及电流纹波表达式,采用共同占空比交错控制策略实现了工作电压稳定和内部子单元平衡。最后通过仿真和实验对该变换器的性能及控制策略进行验证。该变换器具有输入输出电流纹波小、电压增益高、开关管应力低以及可多相扩展等优点,适用于高压大功率场合。     

三相交错式双向DC/DC储能变流器的研究

大功率双向DC/DC变流器是电力储能系统的重要环节,三相交错技术的引入克服了传统单相DC/DC变流器的缺点。实验结果表明,三相交错式双向DC/DC变流器应用于电力储能系统能获得较好的电压、电流波形,为电网及储能系统的安全稳定运行提供了保障。     

基于模糊控制的电动车双向DC-DC变换器研究

为了延长车辆续航里程,提高蓄电池的使用寿命,使用超级电容作为辅助的能量源,控制超级电容的双向DC-DC变换器对直流母线进行能量的回馈和补充,提高了电动车电源系统效率。根据蓄电池和超级电容的剩余电量及负载瞬态功率需求,提出了一种模糊控制器改善双能量电动车DC-DC变换器性能的方法。模糊控制器根据车辆运行的不同工况,自动地决策出一个合理的输出电流,进而控制双向半桥Buck/Boost式变换器的电流环。实验结果说明了控制系统具有良好的动态性、可行性、有效性。     

双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下,满足大功率负载的要求,将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析,给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低,使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

复合储能系统直流变换器的协调控制策略研究

针对含有功率型和能量型两种储能电池的复合储能系统(HESS),在此提出了一种考虑储能电池自身充放电特点的HESS的协调控制策略。该控制策略根据直流母线电压-充放电电流(U-I)下垂曲线由U得到I的基准值,利用高通滤波器提取电流的高频分量作为功率型储能单元的充放电电流指令,剩余低频分量作为能量型储能单元的充放电电流指令。利用该控制策略,便可以实现在稳定U的基础上两种不同的储能单元根据自身的技术特点实现外部功率的响应。最后利用dSPACE 1104半实物实验平台验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。     

复合能源电动汽车双向DC变换器控制研究

以提高电动汽车续驶里程和控制性能为目标,对目前复合能源电动汽车驱动和再生制动控制系统的双向DC变换器进行了研究,搭建了双向DC变换器硬件平台.为保证复合能源电动汽车闭环系统在模型和参数不确定性条件下的鲁棒性,设计了基于变换器参数匹配的最佳功率-效率控制器.实验结果验证了这种控制方法应用于双向DC变换器的有效性.     

一种新颖的软开关双向DC/DC变换器

提出了一种新颖的双向DC/DC变换器,降压时采用移相控制ZVZCS-PWM全桥功率变换,控制简单,效率较高,升压时采用带变压器隔离的Boost变换器,利用Boost变换器与推挽变换器的级联,通过一种控制策略,去掉冗余元件,得到一种新颖的升压电路拓扑.这种升压变换器通过Boost和隔离变压器的两级升压,适合应用在初、次级电压等级相差较大的场合.升压时,通过引入耦合电感能量反馈辅助电路,实现所有开关管的软开关.重点分析了双向DC/DC变换器升压时的工作过程,并研制出一台实验样机,实验结果与理论分析一致.     

两并联双向DC/DC变换器的滑模变结构控制

针对电动汽车驱动与充电一体化系统,设计了一种两相并联交互式双向DC/DC变换器,降低了电感设计难度,减小了重量与体积,提高了系统的可靠性。分析了该变换器工作原理,提出一种基于比例积分(PI)控制器的恒频滑模变结构双闭环控制策略,实现了自动跟踪参考电压值、单元半桥电路电感电流间均流的目的,给出了该变换器的变结构模型,运用等效控制原理分析滑模变结构控制(SMC)的存在和稳定条件,采用基于给定三角波(RTW)环路的SMC方式使变换器在定开关频率下运行。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

应用于超级电容储能系统的双向DC/DC变换器混沌控制方法研究

超级电容储能系统(SCESS)主要通过对双向DC/DC变换器进行控制来快速平抑直流母线电压的波动。为了抑制控制过程中所产生的一些分岔和混沌现象,提出了一种应用于SCESS的混沌控制方法。分析了该方法的控制原理,并根据非线性动力学理论建立了双向DC/DC变换器的离散迭代模型;然后设计了一种能够自动调节补偿斜率的混沌控制信号;最后对该信号作用下的异步切换函数和同步切换映射式进行了数值求解,从而绘出系统分叉图。通过仿真和试验证明,该方法能够有效抑制SCESS的分岔和混沌现象,提高了系统的稳定工作范围和动态响应速度。