三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预...三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预测控制,代价函数求解极其困难,工程应用价值低.本文结合有限集模型预测控制,首次提出了一种应用于TAB变换器的移相离散集模型预测控制方法.该方法在每个控制周期内通过对有限个离散化的移相角组合进行局部寻优,继而滑动寻优窗口,最终实现全局最优控制.该方法既保证了优异的动态性能、解耦性能,又避免了复杂的非线性方程组求解,极大增强了控制策略的实用性.同时,本文还分析了移相离散集模型预测控制中权重系数、离散增益、预测范围的优化配置.最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性.展开更多
作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分...作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。展开更多
针对三有源桥(triple active bridge,TAB)隔离型双向DC-DC变换器在端口电压不匹配且轻载情况下,变换器效率下降严重的问题,该文基于傅里叶级数建立TAB精确统一的数学模型,提出一种以电感电流有效值与全功率范围内零电压开通为目标的多...针对三有源桥(triple active bridge,TAB)隔离型双向DC-DC变换器在端口电压不匹配且轻载情况下,变换器效率下降严重的问题,该文基于傅里叶级数建立TAB精确统一的数学模型,提出一种以电感电流有效值与全功率范围内零电压开通为目标的多重移相角闭环优化控制策略。为避免分段线性化法引入的繁琐计算过程,通过梯度下降算法对所得多目标函数进行全局求解。同时,将最优工作点进行多项式曲线拟合,确保移相角、传输功率连续变化,能在不同模式间平滑切换。仿真和实验结果表明,相比于其他控制策略,所提方法能有效降低导通损耗和开关损耗,在轻载工况下效率最高可达96%,且在不同电压失配比下均有明显的优化效果。展开更多
针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,K...针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。展开更多
文摘三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预测控制,代价函数求解极其困难,工程应用价值低.本文结合有限集模型预测控制,首次提出了一种应用于TAB变换器的移相离散集模型预测控制方法.该方法在每个控制周期内通过对有限个离散化的移相角组合进行局部寻优,继而滑动寻优窗口,最终实现全局最优控制.该方法既保证了优异的动态性能、解耦性能,又避免了复杂的非线性方程组求解,极大增强了控制策略的实用性.同时,本文还分析了移相离散集模型预测控制中权重系数、离散增益、预测范围的优化配置.最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性.
文摘作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。
文摘针对三有源桥(triple active bridge,TAB)隔离型双向DC-DC变换器在端口电压不匹配且轻载情况下,变换器效率下降严重的问题,该文基于傅里叶级数建立TAB精确统一的数学模型,提出一种以电感电流有效值与全功率范围内零电压开通为目标的多重移相角闭环优化控制策略。为避免分段线性化法引入的繁琐计算过程,通过梯度下降算法对所得多目标函数进行全局求解。同时,将最优工作点进行多项式曲线拟合,确保移相角、传输功率连续变化,能在不同模式间平滑切换。仿真和实验结果表明,相比于其他控制策略,所提方法能有效降低导通损耗和开关损耗,在轻载工况下效率最高可达96%,且在不同电压失配比下均有明显的优化效果。
文摘针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。
