计及系统性能提升的谐振式无线充电开关器件死区优化

针对双边LCC谐振式无线充电的逆变器金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)死区时间设置影响传输功率及效率的问题,提出了一种适用于其拓扑结构的死区优化设计方法。首先建立了双边LCC谐振式无线充电系统的数学描述,并简述其运行模态,推导出次级侧补偿电容与输入感性阻抗的量化规律。然后据此提出了一种死区时间优化设计方法,以实现与无线充电系统特性密切相关的逆变器软开关。最后,搭建了一套实验平台,实验结果表明,此优化设计方法可确保逆变器运行完全实现软开关,提高了无线电能传输功率及效率。     

基于副边半控整流的超级电容无线充电系统研制

<正>无线充电系统具备自动化充电、强环境适应性和便捷性,能够广泛的应用于电动车、便携式设备和AGV等以电池或超级电容为动力源的设备中。以超级电容为例,为实现快速且高效的电能补充,往往需要恒流充电,因此,有必要研究具备恒流充电能力的无线充电系统。本文设计了一套基于副边半控整流桥的恒流充电系统,通过PI算法调节半控整流桥的移相角度,控制充电电流大小。     

基于内阻补偿的超级电容器充电轨迹优化策略研究

为了克服超级电容传统充电策略充电时间与电容满充之间的矛盾，提出一种基于超级电容内阻补偿的恒流充电方法，该充电方式能够通过恒流充电达到传统恒流-恒压充电方式的满充效果，同时大大减少充电时间。首先分析了超级电容器充电轨迹优化的原理，然后通过实验对可行性与有效性进行验证，最后进一步采用Matlab仿真分析了不同条件下超级电容器的充电性能。研究结果表明：该方法可在基本不降低充电效率(0.2%)的前提下有效减少超级电容器的充电时间(23.5%)。     

SiC MOSFET高频感应加热电源系统研究

采用新型功率开关器件SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),利用多器件并联和多逆变桥并联的扩容方式完成了800 kHz/150 kW高频大功率感应加热电源的系统研制。设计了易实现且实用性较强的SiC MOSFET驱动电路,提出带延时补偿调整的锁相控制策略,并对直流过流检测保护电路和失锁检测保护电路进行了设计。试验结果表明了所设计的感应加热电源能够实现安全可靠运行。     

超级电容器储能控制技术研究

提出了双向DC-DC变换器在超级电容器充放电过程中的控制方法,能够解决绝大多数需要对超级电容器充放电的场合。在PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件中构建超级电容器的充放电电路模型,通过对无补偿时双向控制模型分析,采用PI或者PID补偿环节实现系统的稳定,并进行仿真验证。为减小充电电流脉动,进一步提出对超级电容器进行多重充电的思路,给出仿真结果。仿真系统的稳定和良好的仿真结果说明所提出的方法可行。     

独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究

介绍了独立光伏系统中超级电容器的工作原理及其优缺点,给出了三支路、传输线、串联RC和改进的串联RC四种超级电容器等效电路模型。研究了各种超级电容器充电方式,分析了超级电容器的恒压、恒流和恒功率充电方式的效率。实验研究表明三种充电方式各具优点和缺点,恒功率充电可在保证充电效率的前提下,较好地控制充电时间,较适合对超级电容器充电。     

一种新型超级电容器组电压均衡系统设计

超级电容器单体端电压不高,对于大功率储能系统,为了满足容量和电压的需要,通常将多个超级电容器串联使用。单体性能参数存在一定的分散性,导致串联超级电容器组的电容电压不平衡。根据超级电容器的成组方式以及充电特性,设计了一种低能耗方式的电压均衡系统。该系统由信号采集电路、下位机、均衡开关电路,以及上位工控机组成,能够实现串联超级电容器充电时的电压采集、开关电路控制,使得超级电容器单体在充电时保持电压的一致性,从而实现超级电容器组容量的最大化利用。     

串联超级电容器组电压均衡系统的设计

根据串联超级电容器组恒流充电的要求,基于非耗能方式设计了1种电压均衡系统.该系统由电压采集电路、PIC单片机、均衡控制电路和显示电路组成,能完成串联超级电容器恒流充电时的电压采集、处理和控制功能,使超级电容器单体在充电时的电压一致,实现超级电容器组的储能最大化.分析了超级电容器恒流充电特性,并基于充电特性设计了合理的控...     

高频开关型电源

金属氧化物半导体场效应晶体管在功率损耗中,较那些等效二极晶体管在频率20至60千赫时损耗小,并在低电压的阻力上场效应晶体管对反向的情况大致相等,此外,*参阅理查德·布莱拜奇(Ruchard Blanchard)和彼得·伯杰(Petor Berger)资料,场效应晶体管在开关式电源状态中,显示更容易经得起高电压尖脉冲(峰值电压普遍地超过最大调整输入电压1(1/2)到3倍)。结果在低电压中功率场效应晶体管能够使用于如开关元件,在通常较高频率时,开关型功率场效应晶体管较那些二极管的经济,如果频率增加,电容器和变压器尺     

超级电容器在不同充电模式下特性的研究

采用当前应用最为广泛的恒流充电模式和恒流恒压混合充电模式对超级电容器进行大电流快速充电,并且对其关键特性——电压特性、温度特性在不同充电模式下得到的测试数据进行对比。结果表明,采用恒流恒压充电方式消除了超级电容器在大电流充电过程中内部温度迅速升高而影响容量特性的问题,保证了超级电容器充放电的效率。     

馈线终端设备智能电源的设计与实现

馈线终端设备(FTU)对输电线路的供电情况进行实时监测和通信任务,在输电线路发生故障时,要求FTU仍能正常工作显得十分重要。针对这一需求,设计了一个由取电模块、充电模块、超级电容器组和稳压模块等组成的电源系统。取电模块完成从输电线中获取电压,充电模块完成对超级电容器的快速充电,超级电容器组用来储能,实现输电线路断电时FTU的供电,稳压模块将超级电容器的输出电压维持在FTU所需的稳压值,系统的智能控制由主控制芯片LPC2138来实现。通过测试,该电源系统的输出电压参数、输电线路断电后系统持续供电时间和质量都满足了要求,解决了FTU的可靠供电问题。     

基于“损耗-时间”最优的超级电容器充电策略

提出一种基于充电损耗与时间综合目标函数的超级电容器最优充电策略,根据预先提取的电容器“阻-流”特性在线确定不同运行条件下的最优充电电流。对Maxwell 2.7 V/10 F超级电容器单体进行测试,以验证所提策略的可行性。在此基础上,以1 kV/6.7 kW·h的超级电容器为例,通过MATLAB仿真定量分析了充电模式、荷电状态区间以及电容器老化对最优充电性能的影响。研究结果表明：所提策略可在超级电容器不同充电模式、荷电状态区间及老化状态下有效提升系统充电效能。     

超级电容器储能系统并网控制研究

以超级电容器作为储能元件设计了超级电容器储能并网系统,并将无差拍控制应用到超级电容器储能系统的并网控制中,能实现对并网系统的有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善了并网系统的电能质量和稳定性.通过仿真验证了所提方法的正确性,结果表明:所设计的并网系统控制简单、灵活性强,随时可以实现无冲击并网,可提高系统效率,可控性良好.     

AGV无线充电全波同步整流尖峰电压抑制方法

自动导引运输车（AGV）电池组的无线充电要求是低压大电流，全波同步整流（FWSR）可以提高效率并降低成本。首先详细介绍了AGV无线充电拓扑和工作原理，其次针对实验过程发现的同步整流管电压尖峰问题，进行了理论建模和过程原因分析，并提出了有效的抑制措施和吸收电路设计，最后设计了一台样机，通过实验验证了方案的有效性。实验结果表明，该系统实现了3 kW的运行功率，效率可达91%以上，采用同步整流有效提高了系统功率密度。     

基于超级电容的一种新型供电系统的设计

设计了一个利用法拉级超级电容器作为储能元件的供电系统。该系统由充电装置和直流稳压器两部分构成,充电装置可以在数分钟内将超级电容器充满电,直流稳压器为用电设备提供了不同幅值的直流恒定电压。提出了恒流充电与恒压充电相结合的充电方式,缩短了充电时间。实验结果表明,该系统可以作为传统蓄电池的一种替代品,其突出优势是大大缩短了充电所用的时间。     

三相快速恒流充电系统的实现

为了实现在1s内对50kV,32μF高压脉冲电容器组进行快速充电,充电系统采用了三相L-C谐振恒流充电方式。实验结果表明:这种方式能够实现高电压、大容量电容器组的快速充电。同时,给出了设计及调试过程中应该注意的问题。     

编者按

<正>20世纪80年代开始,半导体功率器件获得了突飞猛进的发展,继双极晶体管BJT(亦称GTR)刷新了之前的晶闸管SCR之后,金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT等快速功率开关器件又相继登场,而后又出现了具有强功率输出能力的门极可关断晶闸管GTO、集成门极换相晶闸管IGCT乃至静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH。半导体功率器件的快速发展推动了电力电子变换技术及其产业应用领域的迅速壮大,如今,生产、生活、医疗卫生、交通运输、国防等各领域都离不开电力电子产     

电容器组电磁型自动投切装置

电容器组按电压自动投切,可以及时调整系统的无功负荷,减缓系统的电压波动,充分发挥电容器组的无功补偿作用,因此,国内外电网大力推广应用.由于电磁型电压继电器存在返回系数问题,致使利用电压继电器实现按电压自动投切电容器组存在困难,而不得不采用晶体管型按电压自动投切装置.但晶体     

光伏发电系统中超级电容器充电策略

利用超级电容器改进型RC模型对不同充电方法下超级电容器的充电效率进行了分析。提出了基于Boost级联Buck变换器(Bo CBB)的光伏电池对超级电容器充电系统,前级Boost变换器与光伏发电系统连接,使用改进型扰动观察法进行光伏电池的最大功率点跟踪控制,后级Buck变换器使用分段式充电策略对超级电容器进行充电。基于该电路,提出了完整的超级电容器充电系统控制方法。提出了使用等效电流源分别对Bo CBB的前后级电路进行建模的方法,基于该方法进行了充电系统主电路的建模以及电流环控制器设计。最后对不同光照情况下的光伏电池对超级电容器充电效率进行了仿真分析,并搭建了实验平台,通过2组对比实验,验证所提出的充电策略能够有效提高光伏电池对超级电容器的充电效率。     

充电桩用充电模块劣化状态评估技术研究

在长期运行过程中,充电桩用充电模块的运行性能会因内部元器件状态劣化而降低。提出了一种基于元器件劣化状态的充电模块整体劣化状态评估技术。首先,构建充电模块仿真模型研究其在金属氧化物半导体场效应晶体管和铝电解电容状态劣化时的运行特性;其次,搭建充电模块劣化状态评估实验平台,测量元器件劣化参数;最后,建立评价模型评估充电模块的整体劣化状态,并得到转换效率与整体劣化状态之间的映射关系。实验结果验证了所提方法的有效性。