针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动...针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动均压(disturbance voltage sharing,DVS)控制策略。通过建立EPS控制下的电流应力解析模型,求解最优电流应力对应下的内外移相比组合。进一步,设计逐级扰动方案,通过扰动模块的外移相比,对各模块内部参数失配时的输入电压进行补偿。DVS控制策略在实现串并联模块间功率平衡的前提下,降低变换器电流应力,从而提升变换器的工作效率。此外,由于无需在每个控制环路中增设输入电压传感器,系统结构更为简化,硬件成本更低。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。展开更多
移相控制是输入串联输出并联双有源桥(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)变换器一种常见控制方式,针对传统单移相控制存在动态特性和回流功率问题,提出一种基于扩展移相(Extended Phase Shift,EPS)的混合优化...移相控制是输入串联输出并联双有源桥(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)变换器一种常见控制方式,针对传统单移相控制存在动态特性和回流功率问题,提出一种基于扩展移相(Extended Phase Shift,EPS)的混合优化控制技术.首先,基于ISOP-DAB的状态空间平均化方程,分析了EPS控制下ISOP-DAB变换器的回流功率和电流应力.其次,通过电压微分方程离散化,建立了DAB变换器控制量预测模型.最后,结合梯度下降算法(Gradient Descent Algorithm,GDA)进行控制优化,并进行了仿真分析.结果表明:基于EPS的ISOP-DAB变换器混合优化控制策略实现了输入电容电压均衡、输出电压稳定及同时优化回流功率的控制目标.展开更多
随着新能源的大规模利用以及直流配电网的快速发展,直流变压器受到广泛关注.输入串联输出并联-双有源桥DC-DC变换器(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)结构能够有效解决高压大功率的双向传输问题,但面临着模...随着新能源的大规模利用以及直流配电网的快速发展,直流变压器受到广泛关注.输入串联输出并联-双有源桥DC-DC变换器(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)结构能够有效解决高压大功率的双向传输问题,但面临着模块间的均压均流挑战.针对现存均压均流控制方法繁多但缺乏归纳总结的问题,对不同控制方案进行了多方面对比分析.首先,简要介绍了ISOP-DAB的基本结构和功能;其次,结合PSIM仿真分析了控制上完全独立的共同占空比控制、上翘控制;然后综合比较了控制上有耦合的特殊输入均压控制、输出均流控制;最后,对提及的所有控制方法进行了归纳总结,确定了各类方法的可行性及适用范围,对比了其优缺点,以便为ISOP-DAB的控制器设计提供参考.展开更多
输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具...输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具备自适应均压能力的混合型模块化ISOP型直流变换器,系统同时具备谐振型DAB的高效率和移相型DAB的灵活控制能力。通过在DAB源端的滞后桥臂中点增设无源的LC谐振支路,该谐振支路与相邻子模块的2个半桥模块共同构成非隔离型双有源半桥,以此来实现系统输入电压的自适应均衡。此外,提出一种低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)方法,在DAB前端连接电压调整模块,模块内部的高频变压器的副边串联电感,当系统输入输出侧发生电压跌落时具备故障穿越的能力,提高系统的暂态可控性。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建模型进行验证,可以证明系统的自适应均压性能及故障穿越方法的有效性。展开更多
提出一种基于Boost拓扑与反激拓扑有机组合思想的Boost-Flyback变换器,Boost环节与反激环节共用输入支路,使电感–变压器的漏感能量得以利用,消除了漏感损耗,并实现了开关管电压钳位,减小了开关管电压应力;Boost与反激环节的输出支路串...提出一种基于Boost拓扑与反激拓扑有机组合思想的Boost-Flyback变换器,Boost环节与反激环节共用输入支路,使电感–变压器的漏感能量得以利用,消除了漏感损耗,并实现了开关管电压钳位,减小了开关管电压应力;Boost与反激环节的输出支路串联,实现了高电压增益;Boost-Flyback变换器输入并联输出串联,进一步提高了变换器的电压增益,同时减小了输入输出电压及电流纹波。提出新拓扑的DCM-ZVS工作模式控制方法,并在开环方式下实现了输出功率的控制。详细分析拓扑的工作原理、电压增益特性及控制方法。通过230 W 30 V/380 V的实验样机验证理论分析的有效性。展开更多
提出一种由2个移相全桥(phase-shifting full-bridge,PSFB)变换器模块和2个辅助LC网络组成的输入串联输出并联的DC-DC变换器。每一个LC网络连接在一个模块超前桥臂的中点和另一个模块滞后桥臂的中点之间。利用辅助LC网络,滞后桥臂开关...提出一种由2个移相全桥(phase-shifting full-bridge,PSFB)变换器模块和2个辅助LC网络组成的输入串联输出并联的DC-DC变换器。每一个LC网络连接在一个模块超前桥臂的中点和另一个模块滞后桥臂的中点之间。利用辅助LC网络,滞后桥臂开关管可以实现轻载下的零电压开通(zero voltage switching,ZVS),辅助LC网络的电流幅值可以自适应负载变化,即轻载时电流幅值大,用于实现滞后桥臂软开关管能量多,重载时,LC网络电流幅值小,环流损失小。因此,所提变换器适用于宽范围负载。对变换器的特点进行分析,并通过一个功率900W的原理样机验证了所提变换器的性能。展开更多
提出了一种CLLC型模块化输入串联输出并联的直流变压器技术方案,实现了高压直流电网和低压直流电网之间的电压变换和功率的双向传输。直流变压器的子模块采用CLLC串联谐振变压器,通过开环定频控制模式和完全谐振工作模式,效率高、电压...提出了一种CLLC型模块化输入串联输出并联的直流变压器技术方案,实现了高压直流电网和低压直流电网之间的电压变换和功率的双向传输。直流变压器的子模块采用CLLC串联谐振变压器,通过开环定频控制模式和完全谐振工作模式,效率高、电压增益恒定,同时具有输入自然均压和输出自然均流的特点。为了抑制较大的启动冲击电流,提出了一种软启动控制策略:通过脉冲调制的方式控制输入端全桥电路的输出电压占空比D从Dmin缓慢增加到0.5。搭建了一台500 kW±7.5 k V/800 V直流变压器实验样机,实验结果验证了所提方案的正确性和可行性。展开更多
文摘针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动均压(disturbance voltage sharing,DVS)控制策略。通过建立EPS控制下的电流应力解析模型,求解最优电流应力对应下的内外移相比组合。进一步,设计逐级扰动方案,通过扰动模块的外移相比,对各模块内部参数失配时的输入电压进行补偿。DVS控制策略在实现串并联模块间功率平衡的前提下,降低变换器电流应力,从而提升变换器的工作效率。此外,由于无需在每个控制环路中增设输入电压传感器,系统结构更为简化,硬件成本更低。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。
文摘移相控制是输入串联输出并联双有源桥(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)变换器一种常见控制方式,针对传统单移相控制存在动态特性和回流功率问题,提出一种基于扩展移相(Extended Phase Shift,EPS)的混合优化控制技术.首先,基于ISOP-DAB的状态空间平均化方程,分析了EPS控制下ISOP-DAB变换器的回流功率和电流应力.其次,通过电压微分方程离散化,建立了DAB变换器控制量预测模型.最后,结合梯度下降算法(Gradient Descent Algorithm,GDA)进行控制优化,并进行了仿真分析.结果表明:基于EPS的ISOP-DAB变换器混合优化控制策略实现了输入电容电压均衡、输出电压稳定及同时优化回流功率的控制目标.
文摘随着新能源的大规模利用以及直流配电网的快速发展,直流变压器受到广泛关注.输入串联输出并联-双有源桥DC-DC变换器(Input Series Output Parallel-Dual Active Bridge,ISOP-DAB)结构能够有效解决高压大功率的双向传输问题,但面临着模块间的均压均流挑战.针对现存均压均流控制方法繁多但缺乏归纳总结的问题,对不同控制方案进行了多方面对比分析.首先,简要介绍了ISOP-DAB的基本结构和功能;其次,结合PSIM仿真分析了控制上完全独立的共同占空比控制、上翘控制;然后综合比较了控制上有耦合的特殊输入均压控制、输出均流控制;最后,对提及的所有控制方法进行了归纳总结,确定了各类方法的可行性及适用范围,对比了其优缺点,以便为ISOP-DAB的控制器设计提供参考.
文摘输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具备自适应均压能力的混合型模块化ISOP型直流变换器,系统同时具备谐振型DAB的高效率和移相型DAB的灵活控制能力。通过在DAB源端的滞后桥臂中点增设无源的LC谐振支路,该谐振支路与相邻子模块的2个半桥模块共同构成非隔离型双有源半桥,以此来实现系统输入电压的自适应均衡。此外,提出一种低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)方法,在DAB前端连接电压调整模块,模块内部的高频变压器的副边串联电感,当系统输入输出侧发生电压跌落时具备故障穿越的能力,提高系统的暂态可控性。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建模型进行验证,可以证明系统的自适应均压性能及故障穿越方法的有效性。
文摘提出一种基于Boost拓扑与反激拓扑有机组合思想的Boost-Flyback变换器,Boost环节与反激环节共用输入支路,使电感–变压器的漏感能量得以利用,消除了漏感损耗,并实现了开关管电压钳位,减小了开关管电压应力;Boost与反激环节的输出支路串联,实现了高电压增益;Boost-Flyback变换器输入并联输出串联,进一步提高了变换器的电压增益,同时减小了输入输出电压及电流纹波。提出新拓扑的DCM-ZVS工作模式控制方法,并在开环方式下实现了输出功率的控制。详细分析拓扑的工作原理、电压增益特性及控制方法。通过230 W 30 V/380 V的实验样机验证理论分析的有效性。
文摘提出一种由2个移相全桥(phase-shifting full-bridge,PSFB)变换器模块和2个辅助LC网络组成的输入串联输出并联的DC-DC变换器。每一个LC网络连接在一个模块超前桥臂的中点和另一个模块滞后桥臂的中点之间。利用辅助LC网络,滞后桥臂开关管可以实现轻载下的零电压开通(zero voltage switching,ZVS),辅助LC网络的电流幅值可以自适应负载变化,即轻载时电流幅值大,用于实现滞后桥臂软开关管能量多,重载时,LC网络电流幅值小,环流损失小。因此,所提变换器适用于宽范围负载。对变换器的特点进行分析,并通过一个功率900W的原理样机验证了所提变换器的性能。
文摘提出了一种CLLC型模块化输入串联输出并联的直流变压器技术方案,实现了高压直流电网和低压直流电网之间的电压变换和功率的双向传输。直流变压器的子模块采用CLLC串联谐振变压器,通过开环定频控制模式和完全谐振工作模式,效率高、电压增益恒定,同时具有输入自然均压和输出自然均流的特点。为了抑制较大的启动冲击电流,提出了一种软启动控制策略:通过脉冲调制的方式控制输入端全桥电路的输出电压占空比D从Dmin缓慢增加到0.5。搭建了一台500 kW±7.5 k V/800 V直流变压器实验样机,实验结果验证了所提方案的正确性和可行性。
