基于LLC直流变压器(LLC-DCT)效率优化的死区时间与励磁电感设计

对于传统PWM变换器,死区时间越小,效率越高,而谐振变换器并非如此。本文针对LLC谐振式直流变压器(LLC-DCT),通过推导LLC拓扑损耗与死区时间的定量关系,提出了一种基于死区时间和励磁电感最优解的LLC谐振参数设计方法。从而选取最佳死区时间和励磁电感,得到最优化的整机效率,避免了先前设计中死区时间选取的盲目性。同时,根据工作在直流变压器下的LLC特点,分析了励磁电感与谐振电感比值和品质因素的选取。最后,研制了一台基于该优化设计方案的150W LLC-DCT样机,实验结果表明了设计方法的有效性和准确性。     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

光伏中压直流变换器串联系统控制策略研究

针对光伏中压直流变换器串联系统中光伏发电单元功率失配导致的变换器输出过电压及功率损失问题,分析了光伏直流变换器串联系统运行特性,推导了限电压控制下串联系统光伏功率损失与光伏发电单元功率不均衡度及变换器输出电压限幅值之间的关系;提出了改进型Boost全桥隔离功率模块拓扑及其调制策略,基于功率模块输入并联输出串联形成模块级联型直流变换器,通过占空比灵活调节,实现直流变换器宽输出电压范围运行,解决直流变换器调压能力不足导致的功率损失问题;针对光伏直流变换器串联系统复杂运行工况,提出了串联系统直流变换器自适应电压分段式控制策略,实现了串联系统直流变换器多模式自适应稳定运行。研制了3kV/80kW功率模块及20kV/500kW光伏中压直流变换器,基于3台直流变换器输出串联实现了光伏中压直流变换器串联升压并网系统实证应用,现场实验结果验证了所提直流变换器拓扑方案的可行性与控制策略的有效性。     

应用于海上风电的高拓展性升压变换器

由于现有直流升压变换器在应用于海上风电等的大功率场合存在拓展性较差、控制策略复杂等问题,本文提出了一种基于增益单元的高拓展性升压变换器。通过基于现有直流变换器特性和电容的安秒平衡原理,对现有直流升压变换器的输入相数和增益单元数进行拓展来增强其拓展性,同时采用开关管端的同步控制方式来减少控制系统设计的复杂度。经过理论分析,所提变换器具有较高的拓展性,同时能简化控制策略的设计,满足大功率直流变换场合需求。最后,基于PSIM建立了一个2.5 MW的仿真模型和一台功率为1.2 kW的实验样机验证了理论分析的正确性。     

混合型LLC与DAB直流变换器及其滞环控制策略

提出一种基于LLC谐振型变换器与双有源桥(DAB)直流变换器混合运行的大功率DC/DC模块。该模块利用LLC谐振变换器恒压调节的特性箝位模块两端电压,并利用DAB直流变换器的大功率能力承担大部分功率变换任务。在克服LLC型谐振变换装置功率变换能力受到谐振电容电流能力限制的同时,极大地简化了模块整体的控制策略复杂程度。同时,为该变换器模块设计了一种简单有效的闭环控制策略,该控制策略与所提出的结构相配合,能够保证在增减负荷时变换器模块能够快速恢复至稳定状态。最后,搭建了混合型高频隔离DC/DC变换器模块实验样机,验证了所提出结构和控制策略的有效性和正确性。     

光伏级联DC/DC变换器模式切换稳定性分析及降压运行策略

在光伏直流升压汇集系统中,光伏侧DC/DC变换器通过级联拓扑可实现光伏功率升压直流送出。当光伏输入侧功率差异较大时,级联变换器会在最大功率点跟踪模式和定电压模式间切换,模式切换控制会引起系统稳定性变化。文章以级联隔离升压全桥变换器为研究对象,建立变换器在电导增量法-最大功率点跟踪控制、定电压控制下的小信号输出阻抗模型和级联系统等效阻抗模型,根据阻抗稳定性判据评估控制模式切换下系统稳定性差异。当变换器由最大功率点跟踪模式切换为定电压模式时会降低系统稳定性能,且随着切换控制模式模块数量的增多稳定性显著减小。在此情况下,可采用母线电压降压运行的方案,尽可能使光伏侧DC/DC变换器工作在最大功率点跟踪模式,以维持系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建级联系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

大功率DC-DC变换器的设计

针对DC-DC变换器应用于大功率输出储能系统的场景,提出应用基于降压-升压电路的多级交错并联拓扑结构.针对多台DC-DC变换器并联运行的场景,提出应用下垂控制技术.在此基础上,设计了大功率DC-DC变换器.通过测试验证,所设计的大功率DC-DC变换器满足大功率输出的要求.     

并联全桥LLC谐振变换器直流母线电压控制方法

为了解决并联全桥LLC谐振型DC-DC变换器直流母线电压控制问题,提出了一种基于半桥/全桥结构切换的控制策略。在轻载的工况下通过改变开关管驱动信号,将全桥LLC转化为半桥LLC,解决了在光伏储能微电网中直流母线电压无法精确控制的问题。同时利用电压死区控制器和电流死区控制器,达到直流母线电压控制和两路并联均流的效果。为了验证方法的正确性和有效性,利用7 k W样机进行了实验验证。结果显示,该方法有效降低了电压纹波,缩短了负荷投切时的电压调节时间,并实现了两路并联均流。     

基于全桥LLC-SRC的隔离升压型直流变压器

摘要:LLC串联谐振变换器(LLC-SRC)是广泛应用的三元件谐振变换器,由于其初、次级都很容易实现软开关,是目前公认的适合中、小功率应用的高效率、高密度和低成本的DC/DC拓扑.提出了基于LLC-SRC的隔离升压型直流变压器方案,并给出了具体设计方法.设计了一台300 W实验样机,结果显示,基于LLC-SRC的隔离升...     

一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法

对于LLC谐振式直流变换器,提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法。在LLC谐振式变换器的设计中,谐振网络参数的设计对于变换器的性能具有重要影响。该文在采用基波分析法对LLC谐振式直流变换器的电压增益特性、零电压开通(zero voltage switching,ZVS)条件、器件应力和谐振网络传输效率进行详细分析的基础上,指出基波近似分析方法不能准确反映谐振变换器电压增益特性的缺点,并提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法,给出其设计过程。基于所提出的方法设计的参数建立一台220 W的样机,实验结果证实了所提出改进型设计方法的正确性和可行性。     

光伏系统直流变换器的设计和实现

在光伏并网系统中,直流变换器用于调节光伏阵列的工作电压,实现对光伏阵列最大功率的跟踪,是整个系统不可缺少的组成部分.在分析光伏系统直流变换器性能特点的基础上,探讨了光伏系统直流变换器拓扑结构的选择,进一步讨论了提高光伏系统升压变比和效率、改善其动态响应特性的方法,并研制了实验样机.实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性.     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

一种双向直流变换器优化控制策略

随着分布式新能源的不断发展,双向直流变换器在电池储能、分布式光伏发电领域应用越来越广泛。此处重点针对大功率双向直流变换器动态性能优化控制技术进行研究,提出一种提高动态性能的优化控制方法。最后通过搭建一套含双向直流变换器的储能系统平台,对所提出的双向直流变换器优化控制与常规PI控制进行对比实验,同时进行了双向直流变换器在储能系统各种应用模式下的性能测试。     

Z源升压变换器光伏系统最大功率点跟踪研究

随着光照强度和环境温度的变化,光伏电池的最大功率点(MPP)也随之改变。为了实现光伏系统最大功率点跟踪(MPPT),将Z源升压变换器应用于光伏系统最大功率点跟踪电路,然后设计了Z源升压变换器的控制方法-改进电导增量法控制策略,最后设计出一种基于PI控制器的充电控制器。通过仿真结果验证了理论分析的正确性。     

谐振变换器开关死区引起的直流变压器的功率损失

随着直流微电网和直流配电网的兴起,作为直流电压隔离变换的直流变压器备受关注。具有恒变压比的直流变压器通常采用高频谐振变换器和50%占空比控制,具有高效简洁的特点。本文分析了考虑开关死区情况下直流变压器的典型工作模态,推导建立了传输功率与开关死区时间的数学表达式,得到了死区将会降低直流变压器的传输功率的结论。建立了一种CLLC型谐振变换器拓扑的直流变压器的仿真模型和实验平台,结果验证了上述结论的正确性。     

基于PSO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法

针对直流近区光伏发电系统的小扰动和振荡问题,本文提出了一种基于P SO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法以提升系统小干扰稳定性.首先,建立包括光伏阵列、逆变器及其控制器、直流输电系统的直流近区光伏发电系统小信号模型.其次,建立了基于特征值的直流近区光伏发电系统控制参数优化问题,并提出了一种基于P SO算法的控制参数优化方法对优化问题进行求解.最后,在Matlab/Simulink仿真平台中采用所提出方法对直流近区光伏发电系统的控制参数进行优化,并施加不同类型的扰动,比较控制参数优化前后系统的动态响应.仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统的动态响应性能得到明显提升.     

基于MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。     

1 kV SiC LLC变换器参数设计与效率优化

系留无人机因其续航时间长、有效载荷大而得到广泛应用。LLC变换器因其易于实现软开关,十分适合系留无人机机载电源这一高输入电压(>1 kV),中大功率应用场合。而传统设计方法仅考虑增益要求,高压输入、中大功率场合下,变压器激磁电感稍有偏小,就会使谐振腔电流增加,导致初级开关器件导通损耗及磁件铜损增加,严重降低变换器效率,增加系统温升,降低可靠性。在此分析效率与谐振参数间定量关系,提出一种LLC拓扑谐振参数优化方法。搭建了一台1 kV,6.6 kW的碳化硅(SiC)LLC原理样机,采用所提设计方法完成参数优化,验证效率提升效果。满载下效率提升约0.3%,对应损耗减少19.94 W;烤机30 min,变压器绕组温度降低17.32%,谐振电感绕组温度降低6.83%,验证了所提设计方法的有效性。     

应用于光伏系统的准Z源逆变器直通控制策略

准Z源逆变器传统的简单升压算法直通占空比恒定,在环境变化的情况下,不能平衡直流母线电压,无法跟踪光伏阵列最大功率点,造成能量损失。针对传统简单升压算法的不足,提出了一种基于电容电压的新型直通控制策略。该策略通过建立光伏准Z源并网系统的小信号模型,建立系统的传递函数,然后基于传递函数设计控制器,实现MPPT跟踪及并网运行。运用PSIM仿真软件对算法进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制策略能很好地稳定直流母线电压,实现光伏电池板最大功率运行。     

半桥电流馈入型LLC变换器的补偿电路设计

由于半桥电流馈入型LLC谐振变换器的工作过程相当复杂,很难建立准确的小信号模型,也无法设计相应的补偿电路。基于Saber仿真软件,利用时域仿真的方法获得电路的波特图,即可进行补偿电路的设计。制作了一款适用于单板光伏电池逆变器用半桥电流馈入型LLC变换器,通过仿真和实验,验证了补偿环节和设计方法的正确性。