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
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
基于双有源桥式DAB(dual active bridge)DC-DC变换器提出了一种快速暂态电流控制策略,该控制策略具有3个控制变量。当负载或传输功率指令发生突变时,暂态快速电流控制策略能改善变换器的动态特性,在一个开关周期内使电感电流快速达到新...基于双有源桥式DAB(dual active bridge)DC-DC变换器提出了一种快速暂态电流控制策略,该控制策略具有3个控制变量。当负载或传输功率指令发生突变时,暂态快速电流控制策略能改善变换器的动态特性,在一个开关周期内使电感电流快速达到新的稳态,并能有效减小暂态过程中电感电流的直流偏置,防止变压器磁饱和。另外,使用叠加定理分析了DAB的稳态和暂态特性,根据分析结果,所提快速暂态电流快速控制策略能在1个开关周期内让变换器从一个稳态到另一稳态。最后,搭建功率等级为300 W的实验平台,通过实验验证了理论分析的正确性。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
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。
文摘基于双有源桥式DAB(dual active bridge)DC-DC变换器提出了一种快速暂态电流控制策略,该控制策略具有3个控制变量。当负载或传输功率指令发生突变时,暂态快速电流控制策略能改善变换器的动态特性,在一个开关周期内使电感电流快速达到新的稳态,并能有效减小暂态过程中电感电流的直流偏置,防止变压器磁饱和。另外,使用叠加定理分析了DAB的稳态和暂态特性,根据分析结果,所提快速暂态电流快速控制策略能在1个开关周期内让变换器从一个稳态到另一稳态。最后,搭建功率等级为300 W的实验平台,通过实验验证了理论分析的正确性。
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。
