一种适用于宽输入电压范围的三端口变换器

提出一种适用于宽电压范围的H桥三端口变换器。在H桥升降压变换器的基础上引入变压器副边整流滤波电路,形成变换器的第3个输出端口,从而构造出H桥三端口变换器;变换器包括两个双向输入/输出端和一个隔离输出端,分别与输入源、蓄电池和负载相连,同时实现三者的功率控制;变换器的原边电路等效为H桥升降压变换器,可以适应输入源电压宽范围变化的应用需求。详细分析变换器的工作状态及开关模态,分析开关时序对变压器直流偏置电流的影响,提出优化的开关时序控制方式,最后通过实验验证理论分析的正确性。     

一族非隔离双向直流变换器

提出一族基于反向耦合电感的非隔离双向直流变换器(bi-directional DC converter,BDC),通过引入反向耦合电感,利用电感感应电势阻断不工作MOSFET的体二极管,消除了传统双向变换器中开关管寄生体二极管的反向恢复问题;通过反向耦合电感与滤波电感等效电路的分析,将反向耦合电感与滤波电感用一个同向耦合电感代替,提出一族基于PCI的非隔离双向直流变换器。所提出的变换器控制与传统单向变换器相同,不需要专门的软启动电路,兼顾了较高变换效率、控制简单和高可靠性。给出拓扑推演过程,详细分析拓扑工作原理,并通过实验验证理论分析的正确性。     

三端口双向直流变换器断路故障综合诊断方法

三端口双向直流变换器是现代微电子技术中的新型核心装置,其故障的快速综合诊断可促进电子技术的发展。通过建立SHEV电气系统的三端口双向直流变换器的仿真拓扑模型,考虑功率器件的位置条件,以直流侧母线输出电流作为特征量,细致划分每种故障类别,并分析不同故障下输出电流的特性,通过FFT变换分解信号获取各个频率段,以20k Hz(k=1,2,…,20)频率段直流侧电流信号能量作为故障诊断的特点量,结合遗传算法BP神经网络,综合实现故障类别的区分与诊断。实验结果表明,此方法在诊断与区分交直流变换器的断路故障时,诊断最小误差仅为0.033,诊断结果精;且可在一个开关周期内实现开关管断路故障诊断,具有较高准确率及效率。     

一种隔离型三端口双向DC/DC变换器

提出一种隔离型三端口双向DC/DC变换器,设计了其主要工作模式的控制策略,并通过增加辅助电容在该模式下各输出端口之间实现功率解耦,提升系统稳定性和动态性能,最后搭建一台3.3kW的试验样机,对理论分析和设计进行验证。     

一种宽范围软开关高增益的双向多端口变换器

近年来,新能源发电系统往往需要接入多种诸如基于风电、光电等多种形式的发电设备,通过多种能源的互补实现供电稳定的目标。因此,相较于单输入的电力电子变换器,应用具有双向能量流动能力的多端口变换器能够提高系统的稳定性和效率。提出了一种基于三重全桥三端口有源桥(TCF-TAB)的宽软开关(ZVS)范围高增益双向多端口直流电力电子变换器,该结构具有较高的电压增益、宽ZVS范围和对称性。分析了变换器的工作原理、稳态特性和ZVS范围,最后通过实验样机对理论分析进行验证。     

一种隔离型多端口直流-直流模块化多电平变换器*

模块化多电平变换器(MMC)已广泛用于高压直流输电,能将单个低压直流电网连接到高压直流电网。当需要将两个或多个电压等级不同的直流电网连接到同一个高压直流电网时,传统的解决方案是使用多绕组变压器或多个变换器。基于此,提出了一种隔离型多端口直流-直流模块化多电平变换器,可同时连接3个直流电网。针对所提变换器,分析了其工作原理和控制方法,并通过试验验证了所提拓扑的可行性与理论分析的正确性。     

一种面向舰船综合电力系统的模块化三端口直流变换器

中压直流舰船综合电力系统(IPS)在全电舰船中具有广阔的应用前景,随着舰船综合电力系统容量和电压等级的提高,越来越多的储能单元应用于舰船综合电力系统,传统的能量单向流动两端口直流变换器已经不能适应新的应用需求。针对此问题,该文提出一种面向未来舰船综合电力系统的模块化三端口直流变换器。该三端口变换器可以连接中压直流电网、低压直流电网和分布式储能单元,每个端口均可实现能量双向流动。分析该模块化三端口直流变换器的拓扑结构、工作原理,梳理该三端口变换器在不同工况下的能量流动模式,结合变换器的能量流动模式,建立该变换器自适应控制策略。该文在一台额定功率为20kW的模块化三端口直流变换器样机上,对所提的原理分析和控制策略进行了实验验证。     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

一种非隔离型高增益三端口DC-DC变换器

针对光伏储能联合供电系统输出电压低、供电可靠性差等问题,提出了一种具备多种工作模式的非隔离型高增益三端口DC-DC变换器。变换器的3个端口共地,分别连接光伏发电单元、储能单元和负载,通过改进二次型结构提升电压增益,并降低开关器件应力。变换器具有5种工作模式,可满足离网光储发电系统的各种工况需求。此外,变换器对光伏端口和储能端口之间没有电压约束,能够适应更多的应用场合。详细分析了变换器在各工作模式下的工作原理和稳态特性,并与现有同类变换器进行了工作特性对比。根据光伏储能联合供电系统的控制要求和变换器在不同工况下的功率流动情况,研究了相应的模式运行与切换控制策略。最后,搭建了一台300 W的实验样机进行验证。     

半桥式三端口变换器建模与解耦控制

提出一种半桥三端口变换器的解耦控制方法,实现系统的能量管理和各端口控制环路间的解耦。给出一种基于竞争策略的功率控制方法,变换器可以在不同工作状态下稳定工作且能够实现在各工作状态之间自由切换;采用状态空间平均法建立半桥三端口变换器的小信号模型,详细分析了各端口之间控制量与被控量的耦合关系,据此提出一种解耦控制方法,通过设置控制环路带宽和引入解耦控制变量,将其多输入–多输出控制系统转化成多个单输入–单输出控制系统,实现各端口控制环路之间的近似解耦;实验结果表明,功率控制策略的正确性和解耦控制方法的有效性。     

一种高增益双向准Y源DC-DC变换器

针对传统双向DC-DC变换器电压增益小、传输效率低等问题,提出了一种改进型高增益双向准Y源DC-DC变换器电路拓扑,通过调节双向功率开关管的导通占空比和耦合电感的匝数比,实现功率双向传输的目的。电路拓扑结构简单,传输效率高,具有连续的输入电流,绕组匝数比设计灵活,进一步提高了电压增益,调压范围更宽。首先对电路的拓扑结构和工作原理进行了分析,并通过数学公式推导证明了其正、反向2种工作状态下的升/降压性能;然后用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析;最后搭建实验样机进行验证,仿真和实验结果均证实了电路拓扑的可靠性和优越性。     

推挽正激移相式双向DC-DC变换器研究

为了提高双向DC-DC变换器的动态响应特性,并降低电路拓扑中开关管电压应力、提高系统功率密度,本文通过详细分析推挽正激电路工作原理、环流问题以及箝位电容选择依据,提出结合移相式BDC与推挽正激电路提高DC-DC变换器的动态响应特性以及整体性能。电路拓扑中的ZCT方案实现了主开关管ZCS关断,更容易实现软开关,降低电流应力,减少损耗,提高系统功率传输能力,更加适用于中等功率场合。     

高升压比DC-DC变换器的研究

随着电力需求的不断增长,高升压比DC-DC变换器的需求也不断增大。提出了一种新型的高升压比DC-DC变换器,该变换器基于两个围绕LC电路的全桥结构使其工作在增幅谐振状态,实现电容电压导数为正,以此来达到升压的目的,而不需要变压器的参与。详细介绍了该变换器的拓扑结构,分析了该变换器的工作原理,对该变换器建立了数学模型,并给出了变换器的设计步骤,最后在Matlab/Simulink平台上搭建了仿真模型。仿真结果表明:所提出的升压DC-DC变换器将4 kV升压到80 kV,升压比达20,因此具有很高的升压比。     

一种新型三电平双向DC-DC变换器

三电平桥式电路中开关管承受的电应力比普通桥式电路中开关管承受的电应力减小一半,结合三电平电路结构的优点,省去了传统三电平双向DC-DC变换器中的一对飞跨电容,提出了一种新型三电平双向DC-DC变换器。该新型三电平双向DC-DC变换器使电路中开关管电应力减小,谐波成分降低。利用交错移相的控制策略进行控制,使得新型变换器中所有开关管均能实现零电压开关(ZVS)。通过2.4 kW的样机试验验证,提出的新型三电平双向DC-DC变换器性能优良,与传统的双向DC-DC变换器相比,效率有了显著提升。     

非隔离型LLC谐振变换器分析设计

LLC谐振网络变换器是一种软开关变换器,能够降低损耗、实现高频化、提高效率,在通信电源、电池充电器等方面有着广泛的应用.传统LLC变换器为隔离型的谐振变换器,其中包含一个高频隔离变压器.在功率较大的场合中,隔离变压器设计困难,且漏感较大,导致损耗高,影响变换器性能;另一方面,隔离变压器由两个绕组组成,导致谐振变换器的体...     

三端口直流变换器软开关分析的一种准确模型

目前大量文献对三端口直流变换器的软开关特性进行了相关研究,但大多是基于软开关的近似模型进行分析,分析结果存在较大的误差。首先介绍了基于端口之间单移相调制的变换器工作原理,并简化电路建立等效模型。此外,基于软开关原理建立包含全部谐波分量的软开关准确模型,借此模型分析软开关范围随电压增益和移相角的变化趋势。同时,根据数学模型和理论分析研究所有开关管在全负载范围内均可实现软开关的参数设计。最后,搭建仿真模型验证所提出理论结果的正确性。     

高效双向DC/DC变换器

通过分析DC/DC变换器的工作方式,总结出一种应用于串联超级电容器组单体电压动态均衡电路的变换器——高效双向推挽DC/DC变换器,并选择了合适的控制芯片和驱动方式。该方案具有电路拓扑简洁、双向功率流动、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点。     

采用耦合电感的Buck/Boost集成型三端口直流变换器

新能源联合供电系统中,多端口直流变换器可代替原有多个分立变换器,以简化系统结构、降低成本。针对大电流应用场合,提出一种采用耦合电感的Buck/Boost集成型三端口直流变换器,通过电感交错并联使桥臂结构一致,同时实现电流扩容与纹波抑制,将两电感反向耦合,进一步改善变换器性能。文中给出其拓扑结构与控制策略,讨论其工作原理,重点分析了电感电流脉动、开关管软开关实现范围及开关管电流有效值与耦合系数的关系,并通过一台1kW的原理样机进行了实验验证。