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%。     

两路交错并联DC/DC变换器软开关控制策略研究

对两路交错并联DC/DC变换器实现软开关的控制策略进行研究,对桥内移相角度和桥间移相角度进行了理论推导,提出了新的控制策略,可实现变换器在宽范围内软开关的能量自适应控制,有效减少了软开关过程中的能量损耗。最后研制了一台15 kW实验样机,实验结果表明理论分析的正确性,变换器性能得到改进。     

移相控制双半桥双向DC/DC变换器

详细分析了双半桥双向DC/DC变换器能量双向流动以及零电压开关的实现原理,提出了移相控制加选择开关的控制策略,实现了能量双向流动的自由切换.最后仿真并研制了原理样机,对变换器双向稳态电能变换、工作模式切换进行了研究.     

单级三相PFC+DC/DC变换器控制系统分析设计

基于TAIPEI整流滤波电路和移相全桥电路,所衍生的新型单级三相功率因数校正(PFC)+DC/DC变换器,因其全负载范围内的桥臂开关管零电压开关(ZVS)导通、高功率因数和高效率等优点受到了广泛关注。在此通过详细分析该新型拓扑PFC原理,推导出母线电压和输出电压相应的控制公式,基于此提出一种简单可行的频率脉宽调控输出电压+移相滞环调控母线电压的控制策略,并提供了相应的数字程序处理框图,有效地解决了由于母线电压和输出电压耦合性造成的双闭环控制难题。最后通过仿真和实验平台搭建,验证了所提出的控制策略的有效性。     

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。     

CLLC双向DC/DC变换器变死区移相控制

针对CLLC双向DC/DC变换器反向轻载降压运行,采用固定死区时间移相控制策略时,存在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)零电压开通(ZVS)丧失,导致效率下降的问题,提出了一种变死区时间移相控制策略。分析了CLLC反向轻载降压运行时,MOSFET的ZVS实现与死区大小和移相角度密切相关,推导了变死区时间移相控制策略的死区时间公式。试验结果表明变死区时间移相控制策略能够有效地实现CLLC反向轻载降压运行时MOSFET的ZVS,效率也高于固定死区时间移相控制策略。     

基于双有源桥DC/DC变换器回流功率优化的变频移相混合控制策略

分析了双重移相控制的双有源桥DC/DC变换器功率回流现象,并以减小回流功率为目标对双有源桥双重移相控制策略进行优化,推导出近似最优回流功率控制曲线。在此基础上,进一步提出了变频移相混合控制策略,使变换器控制参数在负载变化时保持在最佳工作点。最后,以理论推导为基础搭建了双有源桥实验平台,实验结果验证了所提方法对增加变换器效率的有效性。     

双半桥双向DC/DC变换器分析和控制

研究了双半桥双向DC/DC变换器的工作原理和控制策略。首先分析了该拓扑的工作原理及正向工作模式,然后推导了变换器输出功率与移相角、占空比及开关频率的关系,并给出了软开关的实现条件,再分析了环流的产生机理及影响因素,提出了抑制环流的方法,并提出了PWM加移相的控制策略和调整开关频率相结合的控制策略,最后通过对不同控制策略仿真,验证了该控制策略的可行性。     

基于TPS的双向全桥DC/DC最小回流功率控制

三重移相控制(TPS)引入了内部移相角,使得移相控制具有3个自由度,因此可改善全桥DC/DC变换器的功率调节范围。通过分析TPS下双向DC/DC变换器的工作原理,建立了变换器输出功率和回流功率的数学模型,并分析了3个移相比参数对输出功率的影响,在此基础上提出了基于最小回流功率控制的TPS策略。最后,将所提控制策略应用于实验样机,并与单移相控制(SPS)和双重移相控制(DPS)进行了比较,实验结果表明,基于最小回流控制的TPS策略可有效提高变换器的效率。     

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。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

一种新型临界模式控制的变频软开关全桥DC/DC变流器

储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器(full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI),采用传统的固定频率、移向控制(phase-shift,PS)方式时主要工作于断续导通模式(discontinuous conductionmode,DCM),不适合应用于宽范围电压输入的场合。为克服PSFB-PESI变流器的这一缺点,提出一种新型的采用变频(variable frequency,VF)控制策略的FB-PESI DC/DC变流器(VFFB-PESI)。该VFFB-PESI变流器不仅保留了PSFB-PESI变流器宽范围软开关、高效率、高功率密度的优点,还可始终工作于临界导通模式(critical continuous operation mode,CrCM),从而在宽输入电压范围内均可获得较高的变换效率。同时给出了针对该VFFB-PESI变流器的损耗分析方法和优化设计流程。通过制作的300 W、200~400 V输入、12 V输出样机实验,验证了理论分析的正确性。     

基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略研究

基于飞轮储能系统和双向DC/DC都是能量双向流动的特点,提出一种基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略,包括充电时的恒流、恒压、转速闭环复合控制策略和放电时的二自由度PI控制策略,给出飞轮储能系统组成结构及控制框图。仿真和实验结果表明,所提基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略在充电方面解决了传统控制策略的局限性,控制灵活;在放电方面具有更好的抗负载干扰和目标值跟随能力。     

直流配电网MMC-H型直流变压器回流功率的变频优化

研究适用于直流配电网的模块化多电平换流器H桥(MMC-H)型直流变压器,其由模块化多电平(MMC)桥臂、H桥和交流变压器组成。MMC采用阶梯波调制,H桥采用方波调制。推导出基于移相控制的传输功率与回流功率表达式,总结影响回流功率的因素与零回流功率的边界条件。为抑制回流功率,提出了变频优化策略,通过工作频率的变化来调节移相比落入零回流功率区域,减小回流功率与电流应力。最后,搭建实验平台对变频优化控制策略进行验证,实验结果表明变频优化控制策略能够调节移相比,降低电流应力与损耗,提高直流变压器效率。     

基于UCC3895的移相全桥软开关升压变换器设计

研究了一种新型的高频DC/DC开关功率变换器,采用单电压环移相PWM控制,在比较低的变压器匝比条件与较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS)。最后给出了实验结果和几个主要波形,并做出了详细的说明。     

PWM加相移控制的双向DC/DC变换器

该文提出了一种PWM加相移控制的双向DC／DC变换器。该变换器结合了PWM和相移这两种控制技术优点，不但可以减小变换器的电流应力和通态损耗，而且可以拓宽零电压开关的范围。该文详细地介绍和分析了变换器的工作原理，给出零电压开关的条件，最后给出了实验结果。     

交直流混合微电网并联接口变换器的VSG控制策略

针对传统的并联接口变换器控制策略存在功率分配精度低、惯性小以及循环功率等问题,提出了交直流混合微电网并联接口变换器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。将小交流电压信号源注入到直流子网的DC/DC转换器中,使直流子网的功率-电压下垂控制变为功率-频率下垂控制。将原本采集的局部母线直流电压变为全局直流叠加频率,从而将直流子网的叠加频率与虚拟同步机的虚拟频率差值作为VSG的机械力矩。通过与传统控制策略的仿真结果比对分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

模拟直流电机调速特性的双向DC/DC变换器虚拟直流电机控制策略

传统虚拟直流电机VDCM(Virtual DC Machine)控制策略未考虑直流电机转速动态调节问题,不能够在直流母线电压变化瞬间起调节作用。对此,提出一种模拟直流电机闭环调速的储能侧双向DC/DC变换器新型VDCM控制策略。对直流电机与双向DC/DC变换器在数学模型和控制策略上进行联系等效与差异剖析,模拟直流电机定转子绕组间的电磁感应作用,将直流电机动态数学模型嵌入P-U下垂控制中,使其兼备电压动态调节能力和惯性阻尼特性。对采用新型VDCM控制策略前、后的作用效果进行对比,仿真和实验结果表明该控制策略能够在提升母线电压动态调节特性的同时,增强惯性调节和阻尼效果,在负载切换或分布式发电单元输出功率波动时维持直流微电网稳定运行。     

基于虚拟直流机的直流微电网电压稳定控制策略

针对大量恒功率负荷接入直流微电网致使直流微电网失稳的问题,提出了一种基于虚拟直流机(VDCM)的直流微电网电压稳定控制策略。控制策略以储能双向DC/DC变流器为研究对象,基于直流电机原理,以电感电流为反馈量在传统下垂控制的基础上引入VDCM环节,增强系统阻尼,降低恒功率负荷对系统稳定性的影响。通过建立所提控制策略下的直流微电网小信号模型,利用阻抗匹配原则分析相关参数变化时系统的稳定性,并将其与传统的VDCM控制策略进行对比。最后,搭建仿真模型和硬件实验平台,验证所提控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略使变流器具备了直流电机的惯量和阻尼特性,在提升系统稳定性的同时,也在一定程度上改善了系统动态响应性能,且其控制效果优于传统的VDCM控制策略。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。