电力电子变压器隔离级并联双有源变换器的控制与建模研究

电力电子变压器中隔离级采用多双有源桥变换器模块并联结构时,隔离级需要同时实现低压直流母线电压控制以及模块电流均衡控制,对此,文章提出了采用低压直流母线电压外环和并联模块电流内环的双环控制结构。给出多双有源桥并联系统小信号建模方法,建立多双有源桥变换器并联的小信号模型,分析了电压调节器和电流调节器参数变化对系统特性的影响,为参数选取提供了理论依据。最后通过仿真分析验证了所提控制方法的有效性和建模方法的准确性。     

直流微电网协调控制策略研究

直流微电网以其可靠性高、便于控制、损耗低等优点成为未来家庭的主要供电结构.本研究针对目前已有直流微电网控制策略的不足,研究了基于直流母线信号(DC Bus Signaling,DBS)的控制策略,该控制策略可以最大程度地提高新能源的利用率,采用直流母线信号实现直流微电网的最优控制;通过研究直流微电网的下垂控制实现了同一个电压等级下多个微源的功率分配及电压控制;通过研究各微源变换器的输出特性,实现了储能单元及并网变换器的下垂控制与恒功率平滑切换的控制方法;最后在MATLAB/Simulink中搭建了基于平均模型的直流微电网的仿真模型,对孤岛运行时的控制策略进行了验证,仿真结果表明所设计的控制算法能够实现直流微电网的协调控制.     

一种可再生能源接入的多端口 变换器及其能量协同管理

针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案.首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、水、风力等)能量互补的一般性问题,提出了一种基于多端口变换器的多模态能量协同控制方案.最后,仿真模拟了多工况下的运行状态,仿真结果表明,双层控制策略能有效地实现能量协调调度,能解决某局部区域内的负荷季节性过载问题.该多端口变换器能实现对直流母线电压、输出功率等关键参数的控制,具有较强的适应能力.     

基于多端柔性直流条件下环塔新能源送出可行性分析

针对新疆环塔里木盆地的风能、光伏新能源送出现状,提出采用多端柔性直流输电方式进行新能源外送。从电压等级的选择、柔性直流与高压交流、传统直流输电方式对比,分析环塔地区新能源外送采用柔性直流输电方式的可行性。针对环塔新能源柔性直流送出,设计送端、受端各换流站的控制方式和对环塔交流电网等值建模。最后通过PSCAD/EMTDC搭建送端风电场、光伏电站和受端环塔750kV交流电网仿真模型,并将其组成三端柔性直流系统实现环塔盆地新能源的消纳,通过仿真分析动态特性,验证可行性。     

直流变换器的建模仿真

针对燃料电池的应用条件和特点,分析和研究了直流变换器电路的电流和电压关系,通过引入参数变量,将Boost变换器开关过程表征为统一的状态方程,进而应用Matlab/Simulink的两种建模方法对变换器进行了仿真,得到了与理论相符的结果。     

开关功率变换器的建模与仿真

为各种开关结构的直流功率变换器提出一种新的、统一的建模方法，该法的基本途径是：将变换器中的全部时变开关集中在一个子网络里，用时间平均技术及脉冲响应法，导出开关子网络的低频效模型，与变换器的其它部分连结起来，构成了可用ＳＰＩＣＥ作辅助分析的全等电路，该方法能够在计算机辅助下，对开关变换器作瞬态分析、输入－输出传递函数的频响分析（纹波抑制特性）、控制信号占空比与输出的交流分析。给出了分析实例。     

燃料电池汽车中直流-直流变换器仿真建模

在燃料电池汽车中,电能的转换是一个核心的问题．结合燃料电池的特性,给出了燃料电池汽车动力系统中直流—直流变换器的拓扑结构和工作原理,并基于Matlab／Simulink和模拟电路仿真工具Pspice给出了多种建模方法及其过程,总结了各种建模方法的特点。     

一种CCM模式下非理想Boost变换器的建模方法

开关网络平均模型法广泛地应用于理想DC-DC变换器的建模,文章将其应用于连续导电模式下的非理想Boost变换器,并应用能量守恒原理和映射原则,将开关元件的寄生参数等效到电感支路中.用此方法,可以更便利地得到变换器的低频等效电路模型,用于变换器的直流特性和交流特性的分析,仿真结果证明了该建模方法的正确性.     

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.     

断续导通模式的Buck变换器反步滑模控制

为进一步提高Buck变换器的控制性能,针对Buck变换器的非线性特性,考虑其在电感电流断续导通模式下的数学模型,采用反步滑模法设计了闭环控制器.基于系统生成器提出了数字控制器的实现方法,分析了其负载扰动和电源扰动特性.与PI控制方式相比较,在Buck变换器的启动阶段,采用反步滑模控制器的系统输出电压的上升速度快、调节时间短、超调小,当Buck变换器的负载和电源参数发生突变时,反步滑模控制的输出电压能够及时调整、扰动幅度小.比较结果表明反步滑模控制的优越性和SG设计开发的有效性,为现场可编程门阵列实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程,也为进一步研究其它直流-直流变换器的非线性控制提供了新思路.     

混合式模糊PID在直流变换器中的应用

在分析软开关直流变换器原理的基础上，采用混合式模糊PID控制方法对直流变换器的输出电压进行闭环控制。通过实验对经典积分分离PI和混合式模糊PID两种方法进行了比较。结果证明，混合式模糊PID控制具有较好的动静态性能。     

基于LC串联型储能变换器的 状态反馈控制策略研究

为了满足新能源电站的无功需求,提出了一种LC串联滤波型变换器.以三相380 V/30 kW并网变换器为例,相比传统的L和LC型滤波器结构,所提变换器结构能够在保持变换器输出无功功率能力的同时,降低系统直流工作电压约为原变换器的71％,释放了系统12％的有源容量,同时效率相比原滤波结构有6％的提升.此外,基于LC变换器的离散状态模型,提出了一种基于LC串联滤波器型变换器的状态控制方法,有效地提升了LC串联滤波器在谐振频率处的系统阻尼.最后在PSIM中搭建了LC型变换器的仿真模型,验证了LC滤波型变换器的优势和状态反馈控制策略的可行性.     

耦合电感式高增益Boost变换器分析研究

在新能源电动汽车、风力发电和光伏发电并网系统中,需要采用非隔离高增益直流变换器。传统Boost变换器的电压增益和效率受开关器件、电容和电感等影响,并且占空比不能大,电压增益较低。在传统Boost变换器的基础上,利用耦合电感的特性,将其应用在传统Boost变换器拓扑上,通过改变耦合电感匝比来提升电压。首先分析了耦合电感高增益直流变换器在考虑漏感和不考虑漏感情况下的工作原理以及性能分析,然后进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

无直流电感升压型永磁直驱风力发电系统

针对永磁直驱同步风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术,采用平均电流控制法,实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制方法,给出了系统工作的参数条件,并搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台。仿真和实验结果均表明,该方案可稳定提升变换器中的直流母线电压,改善发电机的电流波形及运行功率因数,减小变换器的体积、重量和成本。     

无直流电感升压型永磁直驱风力发电系统

针对永磁直驱同步风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术,采用平均电流控制法,实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制方法,给出了系统工作的参数条件,并搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台。仿真和实验结果均表明,该方案可稳定提升变换器中的直流母线电压,改善发电机的电流波形及运行功率因数,减小变换器的体积、重量和成本。     

一种双输入降压型Cuk直流变换器参数设计与仿真分析

针对传统的新能源联合发电系统在供电过程中存在电力供应不连续、不稳定等缺陷问题,设计了一种双输入降压型Cuk直流变换器,取替传统的由两个单路输入源直流变换器,输出并联到公共直流母线上的拓扑电路,实现电能高效变换和稳定输出特性功能.最后使用Saber软件对所设计的一种双输入降压型Cuk直流变换器拓扑电路进行仿真,从稳态特性、输出值吻合度和系统效率等方面进行实验分析,实验结果验证了本文理论分析的有效性和可靠性,为解决输出电流不连续、不稳定等问题拓展了思路,具有重要理论意义和工程实用价值.     

实用的多输出机车直流变换器

针对目前机车大功率直流变换器结构复杂,容易发生故障等现象,参照现有的机车直流变换器和微机开关电源原理,设计了一种相对简单、可靠的中、大功率直流变换器。介绍了该多输出机车直流变换器的工作原理,阐述了主电路和保护电路新的设计方法,对调试中容易出现的问题进行了分析,并给出了解决方案。实际应用表明,该直流变换器运行可靠,效率高,具有良好的实用价值和推广意义。     

变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制研究

在研究网侧变换器与机侧变换器的传统协调控制策略的基础上,为提高网侧变换器对机侧变换器的响应速度,提出了一种改进型协调控制策略。该协调控制策略将双馈电机转子侧有功电流动态微分值引入直流母线电压控制中。有效提高了网侧变换器对机侧变换器的负载响应能力,从而改善了直流母线电压的波动。仿真和实验验证了所提出的协调控制策略的正确性和可行性。     

通用型新能源电力变换控制平台需求分析及构架设计

为了能够在高效完成新能源并网的同时,减少硬件设计开发的周期和成本,开发出一种应用领域广泛的电力变换器控制平台很有必要。结合现阶段新能源发电系统并网、控制、储能、输送各个环节典型电力变换器拓扑结构,对通用型新能源电力变换控制平台进行硬件需求分析,并根据分析结果提出了一种以"DSP+FPGA"为核心的通用型新能源电力变换控制平台构架方案。最后,搭建了基于本构架的实验控制平台,并对DFIG发电机进行并网控制和功率调节,验证了本构架的可行性。     

锂电池组的两级均衡充放电控制策略

针对电动车辆锂电池组中单体电池数量较多,导致控制复杂且各单体电池充放电不一致等问题,根据电源双向主动均衡理论,提出了一种基于一级对称多绕组变压器和二级直流-直流变换器的两级均衡拓扑及控制策略。运用极差法,分别以电池模组之间电压一致和模组内单体电池电压一致为控制目标,对电池模组和组内单体电池进行能量均衡分配。建模分析表明:本文所提出的均衡系统在充放电期间,使电池模组之间电压和模组内单体电池电压离散度均保持在2%以内,均衡时间为0.5 ms,相较于直流-直流变换器,均衡时间缩短了33.3%。