多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响.在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式.定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小.这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据.     

具有低输入电流纹波带耦合电感的双向DC-DC变换器

针对燃料电池发电系统输出电压低和输入电流纹波大的问题,本文设计了一种新型带耦合电感的双向DC-DC变换器。该变换器利用超级电容器减少电流纹波对燃料电池的冲击从而提高燃料电池的发电效率,同时通过改变占空比和耦合电感的匝数比来提高输出电压增益。在Matlab/Simulink软件中创建仿真模型,采用平均电流模式搭建控制电路,并详细地分析升压和降压模式下变换器的开关状态与工作特性。仿真结果为：变换器的输入电流纹波约为1%,在耦合电感变比为1时升压电压增益最高为16。结果表明本文所提变换器可以在满足燃料电池发电系统对低频电流纹波的要求同时实现高电压增益,验证了所提出拓扑的可行性。     

具有极低输入电流纹波的电流源型双有源桥DC-DC变换器

针对新能源发电如光伏或者燃料电池的功率调节器电流输入纹波问题,本文提出了一种新颖的电流源型混合DAB拓扑。在稳态运行过程中输入侧开关管占空比始终为50%,在交错的作用下输入电流纹波极小。采用所提出的占空比补偿策略,可以进一步增加开关管的软开关范围。同时电压反馈采用陷波滤波器,减少了单相逆变器负载时的低频输入电流纹波。文中给出了拓扑模态分析、工作原理、ZVS条件和参数设计的原则。采用所提出的控制策略,所有功率器件都可以实现零电压(ZVS)开通,可以增加软开关的范围,同时实现高效率的功率变换。仿真结果和样机实验验证了所提出的变换器和控制策略的有效性。     

多重化双向DC-DC变换器复合校正双闭环控制策略研究

利用状态空间平均法建立了双向DC-DC变换器的平均状态空间模型.在该模型基础上提出一种新颖的基于变量代换和参数估计的复合校正电流内环、电压外环双闭环控制策略.所采用变量代换的方法实现电流、电压双闭环内部的解耦.电流、电压环调节器均采用串联校正环节加PI调节器来将系统模型整定为标准二阶系统,并得到了控制参数计算公式,分析了电压外环的抗扰特性,为具体的控制参数的选择提供一定依据.对所采用的上述控制策略进行了仿真和实验研究.该控制策略控制简单,易于工程实现,仿真结果表明采用该控制策略为三重化双向DC-DC变换器所设计的调节器参数能满足各项动、稳态性能指标,工况间切换良好,且对负载大范围扰动、输入电压突变及电感值变化均具有良好的鲁棒性.     

考虑母线电压稳定的双向DC-DC变换器模型预测电流控制∗

针对氢燃料电池汽车在负载突变情况下动态响应慢、直流输出电压不稳定等问题,提出一种交错并联双向 DC-DC变换器(BDC)方案及一种考虑母线电压稳定的改进模型预测电流控制方法.首先对BDC变换器工作原理进 行详细分析,得出传递函数并对传递函数进行z 变换.然后考虑系统电压、电流跟踪情况对成本函数进行优化设计, 通过求解最优控制变量实现提高系统响应速度和降低输出电流纹波以及平衡母线电压的控制目标.MATLAB/Simu- link仿真及４５kW 样机实验对比显示,PI控制与所提出的控制方法响应时间分别为0.05s、0.01s,电压超调分别为 12.5V、1.5V,表明所提出的控制方法能很好地改善系统动态响应和输出性能.     

下一代双电压汽车用能量双向馈送DC-DC变换器

本文旨在介绍汽车电压系统升级的背景和趋势。汽车电压系统的升级虽然有很多优点,但是,也对电力电子产业提出了更高的要求,本文将会介绍电力电子产业面临的挑战。在汽车电压系统的过渡过程中,为了能够兼容一些已经成熟的汽车电子产业和新兴的汽车电子产业,提出了14V/42V双电压供电系统,在汽车双电压供电系统中需要一个能量双向馈送DC-DC变换器,能够起到功率分配和降压的作用。该双向DC-DC变换器的设计,在体积、成本、温度、精确性等方面有更高的要求。本文也将重点介绍这种双向DC-DC变换器的作用和设计思想,并且介绍双向DC-DC变换器设计中有待解决的难题。     

一种新型高效电动汽车双向DC-DC变换器

电动汽车与电网端的能量传递过程受到广泛研究。以电动汽车用CLLC式双向DC-DC变换器为基础,在电动汽车端增加了超级电容交错并联倍流储能放能回路,提出一种新型高效双向DC-DC变换器。对新型高效双向DC-DC变换器的正向和反向工作过程进行分析,研究了增益特性,提出了开关管实现零电压开关（ZVS）的条件,对开关管电应力进行分析。制作了800 W试验样机,样机测试结果验证了新型双向DC-DC变换器中开关管能实现ZVS,开关管峰值电流小,与传统双向DC-DC变换器相比,效率得到提升。     

双向DC-DC变换器拓扑结构综述

基于国内外对双向DC-DC变换器的研究成果,简述了各种拓扑结构的基本组成,系统地分析了它们的工作原理,总结了优缺点和异同点,进而对双向DC-DC变换器拓扑结构的分类方法重新进行了界定,为展开奠定了根基。然后指出了现有拓扑结构适用场合和存在的问题,并在此基础上为研究新型拓扑结构提出了建议,同时也为工程应用提供参考。     

复合控制型低纹波PWM AC/DC-DC变换器

在PWM AC／DC-DC变换器中,通常采用大电容滤除前级整流产生的纹波。但在某些应用场合,滤波电容不能太大。如果只用较小的电容滤波,变换器输出电压的纹波较大。本文提出了前馈及局部负反馈控制方案,即利用变换器直流中间环节的纹波移相控制芯片UC3875的移相角,使输出电压产生与采用这种方式前反相的纹波,调节这种纹波的幅度就可以减小输出电压纹波,在此基础上,本文增加了局部负反馈环节,进一步降低纹波。仿真和实验结果表明了方案的可行性。     

Snubberless boost full-bridge converters: Analysis of soft switching performance and limitations

This paper analyses current-fed (current source) isolated dc-dc converters that are proposed for various renewable energy and dc microgrid applications, such as photovoltaic, fuel cell, or energy storage systems. The analysis addresses current-fed (boost) full-bridge converters that achieve clamping and soft switching without dedicated external auxiliary circuits, such as snubbers or clamps. Such converters have certain limitations that can lead to degraded performance and feasibility due to high circulating energy or low silicone utilization at some operating points. The current study reveals these limitations, highlighting advantages and drawbacks of selected snubberless converters at different operating conditions. The relation between the rms input current and the isolation transformer primary current as well as the cumulative rms current of primary semiconductors is used as figure of merit for converter characterization. This approach can be extended and applied to other topology types and used as a universal tool for performance assessment of snubberless converters without auxiliary circuits for particular operating conditions in various systems.     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究。研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求。在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求。     

一种双向隔离三电平DC-DC变换器电流有效值最小控制方法

针对双向隔离DC-DC变换器在传统"两电平H桥结构+移相控制"模式下进行功率传输所导致的开关器件承受电压应力大、变换器传输效率低等问题,提出一种"双边三电平半桥结构+电流有效值最小控制策略"方案。该方案将H桥结构替换为三电平半桥结构并在传统移相控制的基础上增加对变压器漏感电流有效值的控制,降低了变换器损耗和开关器件承受的电压应力并提高了变换器的传输效率。根据隔离变压器漏感电流有效值表达式与零电压开关条件,对电感电流有效值最小控制方法的控制曲线进行了详细推导,并根据该控制曲线设计了基于可编程逻辑器件的控制核心。采用新型Si C MOSFET开关器件搭建了物理实验平台。实验结果表明在所提方案的作用下开关器件所承受的电压应力、变换器损耗和变换器传输效率都得到了较大的改善,验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。     

ZVS双向DC-DC变换器在超级电容能量回收中的研究

针对超级电容器能量回收系统采用硬开关电路存在损耗大的问题,研究了一种基于谐振的双向DC-DC软开关拓扑结构,该拓扑使用四个功率开关管实现功率双向流动,通过开关管的零电压(ZVS)导通,减小了开关损耗。分析了变换器在Buck和Boost模式下的工作模态,并推导了稳态工作时的基本方程。建立了20V/100V、240W双向DC-DC变换器的仿真模型,研制了实验样机,对变换器的工作模式进行了仿真和实验,仿真和实验结果表明变换器的效率可达到95%以上。     

Analysis and implementation of a step–up power converter with input current ripple cancelation

This paper proposes a power electronics converter capable of canceling the input current ripple at preselected duty cycle. The proposed converter is an extended topology of a buck–boost converter aided by a boost‐type converter that improves the quality of the current drawn from the direct current source. The voltage gain of the proposed converter is increased as well, with a minimum of extra component added to the original buck–boost power converter. These features make the proposed converter ideal for low voltage generation sources, such as photovoltaic panel and fuel cell applications. Along this paper, the state space mathematical model is developed to provide the key design guidelines. The theoretical analysis is validated through computer simulation and hardware prototyping.     

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。     

DC-DC开关电源模块并联供电系统

为设计一种DC-DC开关电源并联供电系统,采用DC-DC主从模式实现两个开关电源的并联供电,并按比例自动分配电流。设计采用STC12C5A60S2单片机完成A/D采集主从模块及其总电流,再通过D/A控制从模块的电流,以实现主从模块按比例输出电流供给负载。DC-DC主从模块是由开关电源控制芯片SG3525为核心完成PWM产生,BUCK拓扑结构和反馈电路组成。这个系统实现可手动或自动调节电源比例的并联稳压供电,最大输出可达到4 A-8 V直流,效率高达83%。介绍了系统结构、DC-DC主从模块、测量电路、系统供电以及主控机原理,详细介绍系统结构、DC-DC主模块和主控电路。     

基于负序电流补偿的并联风电变流器故障容错控制

海上风电运行环境恶劣,风电功率随机波动性大,导致功率器件极易发生故障.故障容错控制是提高风电并联变流器运行可靠性以及功率可用度的有效手段.并联风电变流器某相发生开路故障后,对并联风电变流器的故障运行机理进行了详细分析.在此基础上,提出一种基于负序电流补偿的并网风电变流器故障容错控制,利用非故障变流器模块对故障变流器模块...