低压直流微电网母线电压控制策略

直流母线电压恒定是直流微电网运行控制的目标之一,考虑直流微电网并网和离网两种运行模式,提出基于交流电网和储能电池的直流母线电压控制策略.合理设计AC-DC变换器和DC-DC变换器的电压外环和电流内环控制参数,提高控制系统的动态性能,维持直流母线电压恒定,实现系统功率平衡流动.搭建直流微电网的Simulink模型,验证母线电压控制策略的有效性.结果表明当直流微电网系统内的负载波动时,母线电压控制策略可快速保障直流母线电压恒定,验证了提出的母线电压控制策略的有效性.     

双向DC/DC变换器在直流微网中的应用

为了降低直流微网母线电压的波动,提出基于双向DC/DC变换器的储能控制策略。运用直流母线电压外环,双向DC/DC变换器电感电流内环的控制方法实现直流微网与储能系统之间能量的双向流动。在系统电压产生波动时能够恢复到正常工作电压状态。通过仿真验证所提控制策略的正确性。仿真表明储能系统通过控制策略可以实现能量的双向传递。并且当电压突变时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统可靠性。     

光储式电动汽车充电站直流微网运行控制策略研究

针对光储式电动汽车充电站直流微网运行中面临的光伏发电、电动汽车充电的随机性波动问题,提出了一种基于光伏电池最大功率跟踪、储能电池充放电及系统并网控制的运行策略,有效提高了系统运行的稳定性与鲁棒性.该控制策略采用扰动观察法对光伏最大功率点跟踪控制,以有效提高光伏发电的利用率.同时采用双向DC/DC变换器对电池充放电状态进行控制,并基于双向AC/DC变换器对直流微电网与大电网能量的双向流动进行控制.为验证该控制策略的有效性,建立微网模型进行仿真实验.结果 表明,该控制策略能够明显提高微网直流母线电压的稳定和光伏发电的利用率.     

电压反馈型半桥DC-DC变换器动力学特性

电压反馈型半桥DC-DC(VCHB DC-DC)变换器组成的开关电源系统是强非线性系统,为揭示其系统稳定性与电路参数之间的内在关系,对VCHB DC-DC变换器进行了研究.结合其实际闭环控制逻辑,利用VCHB DC-DC变换器精确状态方程,建立VCHB DC-DC变换器仿真模型,采用频闪映射对其状态变量进行离散迭代映射,推导其统一的离散数学模型.对不同参数下VCHB DC-DC变换器非线性特性进行仿真和数值分析,并进行相应实验验证.研究结果表明,变压器变比、滤波电容、储能电感和误差比例系数的改变对VCHB DC-DC变换器稳定性影响大,而误差积分系数和负载的变化对其影响较弱.研究成果可为VCHB DC-DC变换器实际应用时的电路参数选取提供指导.     

应用于直流电网的直流变换器拓扑综述

直流电网是解决远距离大功率电能传输和新能源大规模汇集的重要方案,作为实现不同电压等级的直流电网柔性互联的关键设备,直流变换器承担着电能变换与能量分配的任务,其拓扑和工作特性对直流电网的性能具有深刻影响.传统直流变换器的研究主要集中在中小功率领域,而随着直流电网的飞速发展,大功率直流变换器的应用场景进一步拓宽,开展相应拓扑的研究十分必要.本文首先梳理了新能源汇集、直流电网互联等典型场景对直流变换器的技术需求,从电气隔离角度对两端口直流变流器拓扑分类,详细对比研究其拓扑结构和变换性能,并对多端柔性互联场景中更具潜力的多端口直流变换器进行综述.然后,系统总结了直流变换器的技术特征及适用场景,并在±10 kV/±375 V的典型直流配电网算例下阐明了各类直流变换器的优缺点.最后,基于实际工程需求总结提炼了当前直流变换器存在的共性问题,并从轻量集约的设计趋势和稳定高效的发展要求展望了直流变换器的未来研究方向,以期为高压直流电网建设提供借鉴.     

适用于户用直流微网的三端口DC/DC变换器拓扑研究

为解决分布式电源的间歇性,微网被广泛研究和应用。相较于交流微网,直流微网结构简单,有利于提高电网的运行水平。在直流微网中,分布式电源、储能系统和负载往往都通过独立DC/DC接入直流母线。为使直流微网的结构更加紧凑、简单,提出一种适用于户用三端口零电流反激式DC/DC变换器,可以有效地实现不同电压等级端口之间的能量互通。通过拓扑分析和仿真研究,验证拓扑的合理性和有效性,其能够降低开关管关断时两端电压幅值,同时实现开关管的零电流开关,从而降低开关管的开关损耗,提高直流微网的可靠性。     

燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.     

基于双向变换器的光伏储能控制

光伏发电系统通过双向变换器引入储能环节进行控制,光伏电池发出的能量经DC-DC变换后供给直流母线侧负载,并通过双向变换器使用蓄电池进行能量管理.介绍了双向变换器的工作原理,分析了光伏电池、蓄电池和直流母线负载所消耗的能量处于不同状态时的系统能量管理策略.给出了基于Boost变换器的光伏电池最大功率跟踪的控制算法和基于双向变换器的蓄电池充放电控制算法,提出了一种改进的充电控制策略.以MATLAB/Simulink为仿真平台,搭建了该系统的仿真模型,并针对系统的各工作状态进行仿真研究,仿真试验结果验证了该系统控制算法的合理性和可行性.     

基于双向DC-DC变换器的超级电容器储能系统研究

介绍了超级电容器的经典RC模型,详细分析了双向DC-DC变换器的工作原理及控制策略。构建了基于双向buck-boost电路的超级电容器储能系统模型,并进行了验证实验。实验结果表明不论是模拟直流母线电压波动实验还是单相两级式光伏发电系统突加、突减负载实验,超级电容器都能够工作在优化的充放电状态,使得储能系统能够很好地抑制直流母线电压波动,从而提高整个系统的稳定性。     

电传动推土机牵引性能匹配的变压控制方法

电传动推土机动力总成包括发动机、发电机、超级电容以及轮边驱动电机,其载荷变化范围大且具有突变性的动力学特征,使发电机与电动机难以实现全局功率匹配.针对电传动推土机动态牵引性能匹配这一关键问题,提出基于双DC-DC(直流-直流)变换器的直流母线电压变压控制方法.即在直流母线与发电机之间加入DC-DC变换器,控制发电机的额定电压工作点,实现发动机在额定工况点工作的高效目标;在直流母线与电动机之间加入DC-DC变换器,根据实时载荷所表达的系统状态变矢量调节变压系数,控制发电机与电动机相对于载荷变化的动力学匹配关系,使发电机与电动机在全载荷意义上实现功率匹配,保证其牵引性能的发挥.通过某型号推土机开发过程性能匹配及其系统数字化模型仿真试验,验证了基于双DC-DC变换器的直流母线电压变压控制方法的有效性.     

柔性互联直流微网群一致性协调控制

通过隔离双向直流-直流(direct current-direct current, DC-DC)换流器互联多直流微电网,不仅能实现子微网间有效电气隔离及故障隔离,还可灵活控制互联功率。为提升基于隔离双向DC-DC换流器互联直流微电网集群系统稳定性和可靠性,提出一种一致性协调式控制策略,使得整个集群形成一有机整体。无论哪一直流微电网发生功率扰动,均可实现系统内所有平衡单元联动,为受扰微电网提供紧急功率支撑,改善受扰微网直流电压动态特性,减小受扰电网直流电压稳态偏差,且扰动功率由全系统平衡单元依据其等效功率分配系数比合理承担。此外,所提控制策略仅仅利用就地测量信息,无需子系统间相互通信,可靠性高。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的有效性。     

全桥DC-DC变换器中SiC器件损耗分析

目前以碳化硅(SiC)MOSFET为代表的第三代宽禁带半导体有着高工作频率、低开关损耗、耐热性高等优点,可以有效的降低DC/DC变换器的整体损耗,提升电能转换效率。在以金属氧化物半导体场效晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)作为开关器件的全桥DC-DC变换器中,软开关技术的使用虽然会导致循环电流和较大的电流纹波,产生额外的损耗,但一般该损耗远低于开关损耗,可以有效降低变换器整体损耗。但对于SiC MOSFET全桥DC-DC变换器,碳化硅器件的开关损耗很低,可能会低于软开关技术的额外损耗,因此软开关技术在SiC MOSFET中的有效性面临挑战。本文采用英飞凌官方提供的型号为IMZA120R014M1H的SiC MOSFET的PLECS热仿真模型,对其在全桥DC-DC变换器中的软开关和硬开关损耗进行了全面的仿真实验和分析,以探究软开关技术在SiC MOSFET全桥DC-DC变换器中的有效性,同时提供一种变换器开关损耗和总体损耗研究的方法。实验结果表明,在100kHz的SiC MOSFET主流工作频率下,软开关开关损耗和总体损耗仍旧远低于硬开关,软开关技术在基于SiC器件的全桥DC-DC变换器中仍旧具有重要的作用和意义。     

基于多端口能量路由器的微网系统及其调试

为加速推动能源互联网建设,对于其核心设备——能量路由器的研究具有重要意义。依托浙江某分布式能源示范工程,开展基于多端口能量路由器的小型微网系统研究与调试。阐述了工程用五端口双向能量路由器拓扑结构,并以此为基础构建微网系统,其包含分布式光伏、储能装置与具有电能自发自用功能的智慧小屋系统。在调试过程中,通过协调配合DC/DC变换器之间的技术参数与控制策略,平抑能量路由器输出侧直流母线电压波动,消除光伏出力无法下送至能量路由器的缺陷。能量路由器控制内部直流母排电压稳定与各端口功率平衡,保证微网安全可靠地并、离网运行。结果验证了以多端口能量路由器为核心设备组建微网系统的合理性与有效性,且调试优化过程对日后多端口能量路由器的实际工程应用具有指导价值。     

高电压小功率DC-DC电源变换器工程分析

高电压小功率DC-DC电源变换装置,是一种利用低压直流电源产生高电压的电源装置。本文对变换器的关键部分进行工程分析,并阐述了绝缘工艺。所得结论在手持式静电喷雾器、应急电源、家用负离子发生器等设备中得到验证。     

交直流混合微电网运行控制技术

微电网为分布式能源的充分利用和发展提供了很好的平台,相比单一的直流（direct current,DC）微电网、交流（alternating current,AC）微电网,交直流（alterating and direct current,AC/DC）混合微电网兼具两者的优点,其运行控制技术受到广泛的关注。首先阐述了交流微电网、直流微电网、交直流混合微电网的典型结构与主要特征;并重点基于交直流混合微电网分层控制理念,从设备控制层、协调控制层以及能量管理层三方面的研究现状进行综述;最后结合能源互联网和智能电网的发展,探讨了交直流混合微电网的未来发展趋势。     

基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用.因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响.针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流(direct current,DC)母线电压的波动和冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰控制(acti...     

含光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置

含可再生能源的微网已成为能源领域重要的发展趋势，在此背景下，针对热电联产微网中储能优化配置的不足，构建了含有光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置模型。上层模型以极小化光热电站日投资成本和热电联产微网日运行成本为优化目标，下层以极小化热电联产微网日运行成本为优化目标。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件将双层模型转化为单层模型。算例证明了基于光热电站的储热系统提升了微网的经济性以及微网消纳可再生能源的能力，并分析了光热电站的储热容量和储热成本对热电联产微网投资成本和运行成本的影响，同时验证了所提双层规划模型的有效性。     

两种控制模式的开关变换器的动力学行为研究

DC-DC变换器是开关电源的核心部分,在各个领域有着广泛的应用.电压模式控制Buck变换器和电流模式控制Boost变换器是电力电子的非线性研究中两种重要的研究对象,它们都有着非常广泛的应用.以这两种模式控制的开关变换器为研究对象,通过对它们进行建模、分析和实验等证实其中存在着丰富的动力学行为,如分岔和混沌等,为实际的电路系统的稳定设计提供了理论指导.     

基于脉冲波形积分法的三电平变换器的统一建模

针对三电平DC-DC变换器开关数目多,开关模态复杂,难以用传统建模方法对之进行统一建模,用脉冲波形积分法对三电平DC-DC变换器进行建模分析,得到了有效的统一模型．文中以Buck三电平DC-DC变换器为例,详细阐明了统一建模原理,并给出了三电平DC-DC变换器的统一建模方法．仿真分析与实验验证了理论分析的结果,表明基于脉冲波形积分法对三电平DC-DC变换器进行统一建模是行之有效的．     

一种Buck-Boost直-交变换器的新控制策略的研究

高电能质量的直-交变换器在生产和研究领域越来越受到人们的重视.Buck-Boost直-交变换器具有较低的谐波分量,可以消除传统控制理论中的动态调整过程.变换器由两个完全相同的Buck-Boost直-直变换器反串联组成.两个变换器给定电压的幅值相同、相角相差180o,迭加后在输出端得到正弦电压.采用能量控制的方法,使每次从输入端传递到输出端的能量等于给定所要求的正弦波能量与负载所需能量的代数和.仿真结果证明了基于能量传递控制的Buck-Boost直-交变换器控制策略的正确性.