双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。     

交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制

针对交直流混合微电网,提出一种接口换流器与直流侧电网储能DC/DC换流器的协调控制策略。不管系统工作在何种状态,储能DC/DC换流器始终进行电压控制以实现直流侧电压的零偏差,而接口换流器通过检测交直流混合微电网状态调节自身工作方式,实现微电网系统在并网及孤网模式下的稳定运行和2种模式稳定、快速的切换。通过计算机软件仿真及物理实验的验证,可以证明这种控制策略可以实现交直流混合微电网直流侧电压在孤网状态下的零偏差,并且运行与模式切换的稳定性良好。     

交直流微电网AC/DC双向功率变换器控制策略

为了实现交直流混合微电网的可靠并网,基于微电网中AC/DC双向功率变换器下垂控制策略和预同步工作原理,提出一种适用于混合微电网中连接交直流子网的AC/DC双向功率变换器的控制策略。孤岛/并网模式时采用双向下垂控制实现双向功率流动。在由孤岛模式转为并网模式时,利用消除dq轴电压偏差实现幅值与相位同步,无需通过锁相环获取相位信息,实现平滑并网。同时,针对微电网中由于不平衡负载导致的三相不平衡工况,采用正负序分别控制的方法实现了非理想工况下微电网的同步互联。仿真结果验证了该方案的可行性。     

多换流器直流微电网稳定性分析

直流微电网系统具有多组控制器参数,不同电源的控制器参数组合对整个系统稳定性的影响尚不明确,亟需展开研究.针对该问题,建立了直流微电网系统的小信号模型,并基于参与因子以及系统特征根提出稳定域分析方法,研究多个系统参数改变时对系统稳定性的影响规律.结果显示,由于源网荷的交互作用,电源的控制器参数稳定域在不同网络参数下出现差...     

直流微网中双向高变比DC/DC变换器阻抗特性分析

随着直流微网、分布式发电、电动汽车等技术的发展,具有宽电压变比范围的双向DC/DC变换器成为研究的热点,而系统中各模块的双方向下的阻抗特性会直接影响直流微网系统的稳定性。对于带耦合电感的非隔离型双向DC/DC变换器,简述了其工作原理。考虑电感和电容的等效串联电阻,利用状态空间平均法分别建立了两个能量流动方向下的开环阻抗模型,根据闭环控制原理进一步建立了闭环阻抗模型。分析了输入电压、输出电流和寄生参数对阻抗模型的影响,为直流微网系统稳定性的研究提供依据。     

基于模块化三电平方式的中压直流配电网DC/DC换流器设计

中压直流配电网与直流负荷、直流微电网的互联是实现直流配电网的关键,这将迫切需要一种适应于中压和低压大跨度变比的直流变压器(即DC/DC换流器)。三相双主动全桥(dual-active bridge,DAB)换流器具备可隔离、可实现双向功率流动、滤波器体积小等优点,该文基于三相DAB换流器拓扑,结合中压直流配电网DC/DC换流器高压侧电压应力大、低压侧电流应力大等特性,设计了一种基于三电平方式的DC/DC换流器模块,进而采用输入串联、输出并联的模块化级联方式设计了中压直流配网DC/DC换流器。最后,提出了换流器模块高、低压侧协调控制方式以及模块化DC/DC换流器的输入电压均分、输出电流均分控制方式,并在MATLAB/Simulink里验证了其可行性。     

交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略

交直流混合微电网中的AC/DC双向变流器,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。为了使直流微电网部分作为一个电压功率可控的单元接入交流母线,提出了一种新的AC/DC双向变流器控制策略,用于平衡交直流微电网间的功率流动并提高系统联网和孤岛运行的稳定性及可控性。在联网模式时,新方法基于dq坐标系,通过直流侧电压外环给定内环直轴电流参考值,进而控制功率流动和联网运行。孤岛模式时,新方法以交直流母线的电压差值作为外环,控制功率在交直流母线间的流动,使其互为支撑,提高系统稳定性。与传统的并网控制不同,新方法     

考虑参数自适应的直流微电网DC/DC变换器虚拟惯性控制策略研究

相对于交流微网,直流微网电能变换环节少,接入分布式电源及直流负荷更为高效可靠,但传统的下垂控制无法解决直流微网系统小惯性及母线电压受功率波动影响大的问题。对此,类比同步发电机转子特性和一次调频特性,提出了一种直流微电网DC/DC变换器改进虚拟惯性控制策略,以提高直流微电网的惯性,解决直流母线电压波动问题。首先根据系统发生功率波动时的响应特性,分析获取扰动发生时所需系统控制参数的变化情况,据此提出了虚拟惯性系数及阻尼系数自适应的控制策略;同时,建立小信号模型对DC/DC变换器在所提直流微电网虚拟惯性、阻尼系数自适应控制策略下的响应特性进行了分析,并讨论了关键控制参数对系统响应特性及系统稳定性的影响。最后在PSCAD/EMTDC中建立了直流微电网模型进行仿真分析,对比结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

双向全桥DC/DC变换器新型控制策略研究

通过综合分析双向全桥DC/DC变换器初、次级的功率回流特性,建立了较为完善的回流功率模型。针对传统移相(CPS)控制存在的问题,提出了一种新型控制策略,并对其工作原理和工作模式进行了详细分析。新型移相(NPS)控制方式增加了功率调节的灵活性,同时在宽电压输入输出范围内拓宽了软开关区域,减少了系统的回流功率,降低了变换器的损耗。最后,通过一台3.5 kW的实验样机验证了新型控制策略的有效性,结果表明在新型控制策略下变换器的整体运行效率最多提高了20%。     

基于NLESO的交直流微电网双向AC/DC换流器改进滑模稳压控制

针对交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现的直流母线电压波动问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的非线性扩张状态观测器（nonlinear extended state observer,NLESO）,以实现对分布式电源功率波动和负荷投切变化等不确定因素的快速追踪与补偿,保证了在不同扰动下交直流混合微电网的稳定性。进一步提出了基于NLESO的改进积分滑模控制方法,提高了直流母线电压的控制精度。结合非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象。通过Lyapunov理论对系统的稳定性进行分析验证,仿真结果表明该控制方法响应速度快、控制精度高、抗扰动能力强并且无抖振现象。     

双直流母线直流微电网的协调控制

为便于不同电压等级的直流负荷接入直流微电网,设计了基于双直流母线构架的直流微电网协调控制策略。双直流母线直流微电网由2电压等级不同的独立直流微电网通过双向DC/DC变换器连接构成。将锂电池超级电容组成的混合储能系统应用于直流子网中,并根据双向变换器两侧子网的电压–功率下垂特性,对两侧电压进行了归一化处理,提出了适用于连接2直流子网的双向DC/DC变换器下垂控制;最后,通过d SPACE验证了系统协调控制策略的可行性。实验结果表明,此控制策略可以根据2直流子网电压大小有效控制子网间的功率传输,实现了整个系统功率的平衡,提高整个系统的运行可靠性。     

磁集成式双向DC/DC变换器的DCM模式分析

现有的关于双向DC/DC变换器的研究大多是分析在continuous current mode(CCM)的工作模式,而双向DC/DC变换器的discontinuous current mode(DCM)的工作模式少有人研究。然而,DCM模式被广泛应用在双向DC/DC变换器中,而且轻载时变换器的效率对延长装置的使用寿命至关重要。详细分析了双向DC/DC变换器Buck工作模态的DCM工作模式,此分析方法也可以扩展到N相双向DC/DC变换器。控制脉冲由TMS320F2812产生,闭环控制采用误差动作影响小、增量式与最近采样值无关和进行切换时,冲击较小的增量式PI算法,这样可以使输出电压和电流更加稳定。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

直流微电网并网换流器的滑模变结构控制策略研究

直流微电网通过并网变换器与交流电网相连,实现功率的双向流动及直流母线电压的稳定。文中针对双向DC/AC变换器的非线性特性及工作点大范围突变的问题,提出了一种基于滑模变结构的两级式并网变换器的非线性控制策略。首先建立了两级式高频并网变换器的非线性数学模型,并以直流侧电压恒定和交流侧单位功率因数为控制目标,选取直流侧电压和网测无功电流为状态变量,设计了DC/AC和DC/DC的滑模面函数和变结构控制率,最后在MATLAB/Simulink环境下,搭建了直流微电网控制系统仿真模型,分析了不同工况下系统的动、稳态性能,验证文中提出的控制策略的有效性。结果表明,滑模变结构控制策略具有良好的动、静态性能,对系统参数变化和状态的突变具有很好的鲁棒性。     

直流微电网双向AC/DC变换器并联系统控制策略仿真研究

为了便于扩展直流微电网的容量与增强系统可靠性,采用双向AC/DC变换器并联系统来实现直流微电网与大电网之间的能量交互。提出了一种直流微电网双向AC/DC变换器并联系统的低电压偏移功率均分控制策略,通过反馈直流线路的平均电流作为全局变量,并引入积分环节,实现了各变换器的功率精确分配而不受线路参数的影响。通过引入平均输出电压比例积分控制,减小了直流母线电压的偏移。探讨了二次纹波电流对并联系统功率控制的影响,引入带阻滤波器,抑制二次纹波电流和电压对并网电流畸变率的影响。分析了变换器并联系统的稳定性,给出了合适的控制参数。最后,仿真验证了所提出的控制策略的有效性。     

零电流Buck/Boost双向DC/DC变换器的研究

针对中大功率双向DC/DC变换器软开关难以实现的问题,基于耦合电感(变压器)设计了一种无源低损软开关方案.实现了开关管的零电流开通并回馈缓冲能量.详细分析了变换器的工作原理并设计了主要元件参数,据此推导出主要开关器件的开通损耗估算表达式.实验表明,零电流开通效果良好,缓冲电感能量回收效果明显,60kW变换器装置在较宽的功率范围内效率达90%以上.     

基于爬山法的双Boost双向DC/DC效率优化研究

在满足输出电压条件下,基于脉宽调制(PWM)与移相控制策略结合的隔离型双向DC/DC变换器存在多个移相角和占空比的组合,但是变换器在不同移相角和占空比组合下的传输效率并不相同。为了提高基于PWM与移相控制策略方法隔离型双向DC/DC变换器的传输效率,提出一种基于爬山算法的效率优化方法。所提方法将不同移相角和占空比的组合作为算法的解,传输效率作为评价函数。基于初始条件下,用爬山法对移相角和占空比进行校正,以获得变换器最大的传输效率,该方法能快速找到变换器全局最优解。最后,实验验证了通过爬山算法实现双向DC/DC变换器获得最大效率的可行性。     

基于虚拟惯量的DC换流器并联直流配电网控制策略

直流配电系统中电源或者负荷大多通过DC变换器接入系统,其负阻尼特性会导致系统振荡甚至诱发失稳,直流配电系统的稳定性面临着越来越多的挑战。基于动态导纳建模方法,建立了含多台DC换流器的直流配电系统小扰动稳定模型。基于奈奎斯特稳定判据,分析了并联DC台数、直流配电线路等因素对稳定性的影响。提出了基于虚拟惯量的DC换流器分散控制策略,在不改变平衡运行点的基础上,有效提高了多DC换流器并联的稳定性。最后通过时域仿真验证了所提策略的有效性和正确性。     

混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数研究

为了解决混合式隔离型双向DC/DC变换器最优参数的问题,以传统单移相控(SPS)功率特性为基础,对比双重移相控制策略功率特性,建立数学方程并计算参数。设计了变换器的最优参数,最后通过仿真验证以及实验验证了最参数设计的正确性,实现双重移相调制控制策略的最大效率。