分布式供电系统中负载变换器的输入阻抗分析

直流分布式供电系统由多个子系统组合而成,子系统之间的相互作用容易导致系统稳定程度和动态性能降低,甚至于不稳定。通常,恒功率负载具有的负阻抗输入特性是导致级联系统不稳定的主要原因。该文针对直流变换器在恒功率负载的情况下,以分布式供电系统中负载变换器的输入阻抗作为标准化研究的对象。该文以分布式供电系统中常见的同步整流Buck变换器为例,详细分析了变换器的输入阻抗随功率等级、开关频率和控制方式变化时的规律。并进一步通过实验验证了理论分析的正确性。实验结果为将来制定出Buck类DC-DC模块的输入阻抗的标准打下基础。     

分布式电源系统中变换器的输出阻抗与稳定性分析

稳定性问题是分布式电源系统的关键问题,它由源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗共同决定.采用理论分析和实验相结合的方法,对连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下Buck型DC-DC变换器输出阻抗的小信号模型、影响因素及优化设计方法进行研究,为制定分布式电源系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据.给出一种实用的电流扰动测试法,可以测量变换器的输入、输出阻抗以及级联变换器的阻抗比.采用此方法对搭建的一个级联式DC-DC变换器系统的阻抗比进行测量,并根据阻抗比禁止区对系统的稳定性进行判断.     

Boost DC/DC变换器输出阻抗研究

在直流微电网中,变换器是一个极其重要的单元,对其阻抗特性及稳定性研究很关键。文章基于Boost DC/DC变换器,从电路参数(电感电容等)的角度,在连续导电模式下,根据控制方式的不同对其输出阻抗进行小信号建模,进而理论和实验相结合分析输出阻抗的特性,为制定微电网直流分布系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据。最后搭建的一个级联式DC/DC变换器系统对阻抗比(前级输出阻抗与后级输入阻抗模之比)进行测量,并根据阻抗比稳定性判据对系统的稳定性进行判断。分析组成级联系统负载级的线路参数对系统稳定性的影响,总结规律与结论,从而对直流微电网进行稳定性分析。     

一种基于三端口变换器的航天器分布式供电系统EI北大核心CSCD

提出一种以三端口变换器(three-port converter,TPC)为基本单元构成的航天器分布式供电系统架构及其功率控制方法。该系统包含多个独立的分布式输入源,分别连接各TPC模块的输入端;而集中式输出母线和储能母线则分别由各TPC模块的储能端和输出端并联连接得到。由于多个输入源之间功率存在差异且单个TPC含有3条功率路径,系统中各条传输路径上的功率难以确定。为了实现每条功率路径可控,提出"在储能装置处于放电状态时平均分配放电电流、在储能装置处于充电状态时按输入功率分配输出端功率"的新型功率控制方法,以保证系统所有工况下均能稳定运行并能够自然切换。实验结果表明了所提出分布式供电系统及其功率控制方法的可行性。     

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性

级联式DC/DC变换器的稳定性是分布式供电系统设计中的重要问题.本文通过仿真和实验研究了单个DC/DC变换器的闭环输出阻抗的特性,提出源变换器输出阻抗的优化设计准则;在分析容性负载对变换器性能影响的基础上得出母线滤波电容的设计原则;并对实际的级联式DC/DC系统进行改进,采用注入电压源扰动法测试阻抗比,分析了系统的稳定性.实验结果表明,阻抗比的优化设计可以保证级联系统的稳定性.     

Buck变换器的多频率矩阵模型及其在分布式供电系统中的应用

电力电子变换器是频域内典型的单输入多输出系统,当输入某一频率的扰动信号时,变换器各状态变量既包含扰动频率分量,也包含与扰动相关的边带频率成分。在包含多个电力电子变换器的分布式供电系统中,一个变换器的开关纹波为另一个变换器的扰动,这种相互作用在某些情况下可能会导致母线电压差频振荡从而影响系统电能质量。然而,传统小信号模型以单个变换器的分析和设计为背景提出,主要用于描述变换器的低频特性。由于这些模型忽略了开关变换器的很多固有特性,因此不能准确地分析上述变换器之间在开关频率附近的相互作用。为此,提出了一种新的矩阵小信号模型并以Buck变换器为例进行了详细的说明。该模型可以准确地描述变换器的单输入多输出特性,并解释分布式供电系统中电力电子变换器相互作用导致的母线电压差频振荡现象。对比结果表明,传统的平均小信号模型和多频率小信号模型都是所提出的矩阵模型在不同情况下的近似。仿真和实验结果证明了所提模型的准确性和有效性。     

电压型级联系统中减小源变换器输出阻抗的有源阻尼控制方法

在级联系统中,源变换器和负载变换器之间阻抗的相互作用可能会影响系统的稳定性。许多文献分析了不同控制方法、电路参数等因素对变换器阻抗特性的影响,并针对优化变换器的阻抗设计提出了多种无源阻尼或者控制的方法,从而提高变换器的稳定裕度,以保证变换器构成的级联系统维持稳定。本文基于变换器的小信号模型,提出了一种实现虚拟电阻的有源阻尼控制方法,以降低变换器的输出阻抗,优化其阻尼特性。该方法通过采样变换器输出电压中的交流分量,经过有源阻尼控制器作用后叠加至调制波以产生控制信号,从而实现在变换器小信号模型的输出端连接虚拟电阻的效果,达到降低输出阻抗的目的。由于虚拟电阻仅存在于小信号模型中,所以变换器的稳态工作点不受影响。通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计

提出了电压控制型Buck DC/DC变换器最优截止频率fc选择,在此基础上给出了电压控制型Buck变换器输出阻抗的优化设计准则:采用PI调节器或单极点双零点补偿器,当截止频率满足最优截止频率选择时,能够有效抑制输出阻抗尖峰,从而确保系统良好的稳定与动态性能.实验结果验证了理论分析的正确性.     

一种新的双输入直流变换器

在两种以上能源输入的分布式供电系统中,采用多输入直流变换器替代多个单输入直流变换器,能够简化电路结构,降低系统成本.提出一种新的双输入Buck直流变换器,该电路具有电路结构简单、开关器件电压应力低、既可单独向负载供电,又可同时向负载供电等优点.分析双输入Buck直流变换器工作原理,给出变换器的稳态关系式,提出能量管理方法,最后通过一个420W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.     

燃料电池供电系统用新型升压变换器的研究

提出了一种新颖的适用于燃料电池供电系统的升压变换器——开关电容交错并联高增益Boost变换器,并对其工作原理进行了详细分析,给出了控制框图。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑结构不仅输入电流纹波减小,而且在相同的占空比下实现了更高的电压增益,开关器件的电压应力得以减小。因此,新拓扑结构非常适合应用于低压输入、高压输出的场合,如燃料电池供电等系统。最后,进行了动态仿真和分析,验证了理论分析的正确性。     

含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗获取方法的研究

由于均流环的使用,变换器并联存在着稳定性问题,同时也给典型的变换器混联系统的稳定性分析带来困难。通过推导和化简工作,提出了含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗的获取方法。该方法通过测量并联系统中各变换器使用特定的均流通讯线连接方式单独运行时的输出阻抗,并使用推导所得的公式得到各变换器在并联运行时的输出阻抗及并联系统总输出阻抗。所得到的输出阻抗可以用于整个混联系统的稳定性分析,并为该类型的电源系统产品节约了设计时间和成本。     

含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗获取方法的研究

由于均流环的使用,变换器并联存在着稳定性问题,同时也给典型的变换器混联系统的稳定性分析带来困难.文中通过推导和化简工作,提出了含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗的获取方法.该方法通过测量并联系统中各变换器使用特定的均流通讯线连接方式单独运行时的输出阻抗,并使用文中推导所得的公式得到各变换器在并联运行时的输出阻抗及...     

逆变器小信号输入阻抗分析及应用

采用开关平均法分析了电压型及电流型逆变器开环小信号输入阻抗并得出了其具体解析表达式,利用Matlab编程做出了逆变器输入阻抗的波特图并和PSpice交流分析结果进行了比较。分析了该结果在直流区域配电系统小信号稳定性分析中的应用。     

基于实时等值阻抗的电压稳定性分析

根据实时测量的负荷节点的电压、电流相量,将整个系统等值为一简单的两节点系统,在此基础上进行电压稳定性分析,提出了将负荷阻抗模与系统等值阻抗模之比作为电压稳定性指标,该指标能快速估计节点电压稳定性.通过IEEE300节点系统算例,验证了该分析方法是一种简单、快速、有效的方法,且可应用于电力系统电压稳定性的实时监控.     

含多端柔性直流互联的交直流电力系统静态安全分析

含电压源换流器的多端直流系统在工作原理及控制方式上与常规直流系统存在本质区别,现有静态安全分析无法直接对含多端柔性直流的交直流系统分析计算。文中以传统交流电网静态安全分析为基础,首先,提出了多端柔性直流混联系统的交直流静态安全分析计算框架,阐述了功能实现方法及采用的关键技术。然后,在预想故障计算中考虑了交直流电网运行条件变化情况,保证计算结果与实际电网运行状态一致,提高了静态安全分析计算的准确性。最后,通过构建含四端柔性直流的交直流混联系统仿真模型,验证了算法的有效性和实用性。