基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。     

电流型控制半桥逆变器研究(I)--直流分压电容不均压问题

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致输出电压和电流波形的畸变,使电路性能恶化,甚至使系统失控.文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,给出电容中点电压偏移的理论值,讨论了电容不均压问题对整个逆变器系统造成的影响.仿真和实验结果证实理论分析的正确性.由于该问题的存在,限制了电流型控制半桥逆变器的实用性.     

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压偏差前馈控制技术

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致系统失控。文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,并给出了电容中点电压偏移的理论值;针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器,提出了电容电压偏差前馈控制方案。仿真和实验结果验证了采用该技术后,分压电容的直流偏差被消除,半桥逆变电路在各种情况下都可以正常工作。该方法为电流型控制半桥逆变电路的实用创造了条件,同样可应用于电流型控制半桥直／直变换器和直／交变换器。     

基于导抗网络的DC/DC变换器及其控制策略

根据在高频脉冲交流环节逆变器(HFPALI)中实现稳定直流供电的这一需求,分析了HFPALI的特性和LCL-T导抗网络的具体特征,提出了一种与HFPALI公用高频方波逆变器的DC/DC变换器。分析了该DC/DC变换器的工作模态,给出了主要工作波形,推导出了该DC/DC变换器的输出电压表达式。在控制方面,HFPALI的并网电流控制采用周波变换器实现,DC/DC变换器的直流输出电压通过相移高频逆变器的驱动信号来实现,因此并网电流控制与直流电压控制相互独立,据此特性,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的相位移动方法。仿真和实验结果表明,所提出的带DC/DC变换器的HFPALI系统能稳定运行。     

利用平面线圈消除电容器寄生电感的影响

电容器是滤波器的重要组成部分,其寄生参数对高频滤波性能有重要影响。本文设计了一种新型的电容器寄生电感的"消除器",以消除电容器的寄生电感的影响,该"消除器"采用平面化的PCB线圈,其上下层绕组的交错排布,有效降低二次寄生电容。本文分析了寄生电感的消除原理及"消除器"的二次寄生电容问题;建立了其3D有限元模型,对"消除器"的参数进行了分析计算,计算与测量结果极好地吻合;将该类"消除器"应用于电容器寄生参数的抵消,实验表明电容器高频性能得到了明显改善。     

逆变器单元用LCL滤波器的并联系统性能分析

由于各并联单元之间的参数差异,逆变器并联系统存在环流,其中的高频环流由于其频率超出系统的控制带宽,难以通过控制的方式进行抑制。本文分析了高频环流存在的原因,提出将并联逆变单元的LC滤波器改变为LCL滤波器。比较了LC滤波器和LCL滤波器的阻抗特性,分析了采用LC滤波器和LCL滤波器的逆变器的闭环输出特性,指出经过适当的参数设计可以使得这二种逆变器的等效输出阻抗在低频段相近而在高频段呈现很大差异。并联系统在采用了LCL滤波器的逆变器作为并联单元后,可以利用其高频高输出阻抗很好地抑制高频环流,同时可以保持较硬的输出电压外特性。仿真和实验都验证了该方法的有效性。     

对称PWM控制ZVS半桥变换器研究

与传统半桥电路相比,采用对称PWM控制方法的半桥软开关直流变换器电路增加了一个由辅助开关管和一个二极管组成的支路.其主开关管不仅工作在对称状态,而且能很好实现软开关,辅助开关管在主开关管关闭期间实现ZVS和ZCS导通.在分析该变换器的工作原理基础之上,研究了其工作特性,重点分析了谐振电感在实现ZVS和引起占空比丢失方面的影响,仿真和实验研究表明该变换器具有优良的性能.     

基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统

研究采用基于超级电容器的储能器来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量,并在适当的时候把能量回馈直流供电电网,以减少能源浪费,达到能量的高效利用。本文提出了模块化结构的储能器功率变换方案,采用多个模块串联以适应不同供电制式牵引电网的应用场合;采用多通道电路拓扑降低了变换器功率管的电流应力;提出一种双闭环控制策略,既实现了能量的双向流动又实现了串联模块的输入端电压的自然均压;提出了一套超级电容器组均压策略以保证超级电容器组高效可靠工作,主要分为组内均压和组间均压两组电路。最后通过小功率实验平台对该再生制动能量吸收系统的关键技术进行了实验验证。     

不对称半桥变换器零电压开通条件的分析

分析了一种半桥不对称PWM控制DC/DC变换器的工作原理,以及为实现功率管零电压开通(ZVS),其主电路参数必须满足的条件,得到了开关管ZVS时间与谐振电感、占空比、负载以及输入输出电压的关系,得出了谐振电感的设计准则,并对相关计算公式进行了简化以适用于工程计算。根据理论分析结果设计了270V输入,48V输出1.5kW变换器。该变换器的实验结果论证了理论分析的正确性,样机效率达到了93%。     

基于DSP的简单、经济、实用的无功补偿器的设计

介绍了应用在风力发电机组电控系统中无功补偿控制器的研制，此控制器实现基于DSP的对电网电压和从发电机流出的电流快速、准确的检测，进行FFT变换，精确算出所要补偿的无功分量的值，从而对电网进行适时、有效的补偿。