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基于模型预测与复合占空比的双有源全桥变换器电压电流暂稳态调控方法
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作者 杨鸣 汪小丰 +1 位作者 司马文霞 唐君豪 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期1203-1220,共18页
双有源全桥变换器是固态变压器的核心组件,其暂稳态调控策略目前多采用低自由度调制或弱动态调节控制,难以在全功率、宽电压转换比工作范围内实现电感电流和输出电压纹波的深度抑制,并造成暂态冲击恢复时间偏长,对固态变压器的安全可靠... 双有源全桥变换器是固态变压器的核心组件,其暂稳态调控策略目前多采用低自由度调制或弱动态调节控制,难以在全功率、宽电压转换比工作范围内实现电感电流和输出电压纹波的深度抑制,并造成暂态冲击恢复时间偏长,对固态变压器的安全可靠运行造成挑战。该文以构筑双有源全桥变换器的暂稳态调控策略为目标,研究适用于全范围调制设计和无电感电流传感器控制的双有源全桥变换器状态空间平均值模型,以全功率、宽电压转换比工作范围内深度抑制电感电流和输出电压纹波为突破口,提出基于模型预测与复合占空比的双有源全桥变换器电压电流暂稳态调控方法,揭示多场景多工况下不同调控策略的稳态特性及其输出负荷、输入电压、输出电压参考值突变下的动态响应特性,对所提调控策略进行对比验证,保障双有源全桥变换器在全功率、宽电压转换比工作范围下的安全高效运行。 展开更多
关键词 固态变压器 双有源全桥变换器 稳态性能 动态性能 三重移相调制
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双有源桥变换器稳态与动态性能混合优化控制
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作者 李响 彭飞进 张文骏 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第7期113-125,共13页
为同时优化双有源桥变换器的稳态和动态性能,提出一种稳态与动态性能混合优化控制策略。首先,基于功率分段的三重移相调制,结合卡罗需-库恩-塔克条件优化算法,推导出优化移相比组合;其次,将传统虚拟电压补偿控制方法的并联补偿结构改进... 为同时优化双有源桥变换器的稳态和动态性能,提出一种稳态与动态性能混合优化控制策略。首先,基于功率分段的三重移相调制,结合卡罗需-库恩-塔克条件优化算法,推导出优化移相比组合;其次,将传统虚拟电压补偿控制方法的并联补偿结构改进为串联补偿结构,以提高系统的动态响应速度;然后,将稳态与动态性能优化方法进行融合;最后,搭建实验样机并进行实验验证,实验结果表明,所提控制策略实现了宽电压和功率范围的最优回流功率,并确保功率开关的零电压开通,同时显著减少了超调量与调节时间,验证了所提控制策略的有效性与可行性。 展开更多
关键词 双有源桥变换器 三重移相调制 双边回流功率 软开关 动态响应 混合优化控制策略
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三重移相控制的DAB变换器多目标统一优化控制策略 被引量:4
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作者 曾进辉 饶尧 +1 位作者 兰征 何东 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期74-85,132,共13页
针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型... 针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。 展开更多
关键词 双有源桥变换器 三重移相控制 电流应力 软开关 虚拟直接功率控制
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双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其死区效应分析和补偿 被引量:8
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作者 康薇 肖飞 +2 位作者 任强 王瑞田 张新生 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1907-1922,共16页
针对双有源桥(DAB)变换器宽电压范围应用,该文研究一种全工况连续、表达形式统一、计算量小的三移相(TPS)调制策略,并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应用中的非理想因素,对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究... 针对双有源桥(DAB)变换器宽电压范围应用,该文研究一种全工况连续、表达形式统一、计算量小的三移相(TPS)调制策略,并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应用中的非理想因素,对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究,给出DAB宽电压范围运行时避免电压跌落和极性反转的约束条件。针对死区引入的移相比损失、软开关范围减小等问题,提出一种基于开关脉冲调整的死区补偿策略以补偿移相比损失,重新获取全工况软开关范围,降低死区引入的附加电流应力及损耗、提升效率。最后通过仿真和实验验证所提策略的有效性。 展开更多
关键词 双有源桥变换器 宽电压范围运行 三移相(tps)调制 死区效应 死区补偿
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基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略 被引量:1
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作者 郑城市 李健 +3 位作者 郭东鑫 王盼宝 张胜利 王毛 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期57-61,共5页
针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力... 针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力优化,对TPI采用6脉波调制.仿真实验结果表明:相对于单移相(single phase shift,简称SPS)调制策略,该文策略的电感电流的峰值更小,即能更有效地降低电流应力.因此,该文所提策略具有优越性. 展开更多
关键词 双有源桥AC/DC变换器 三重移相 无电解电容 最小电流应力 6脉波优化调制
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基于开关组合规律的双有源桥DC-DC变换器传输功率特性 被引量:30
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作者 谷庆 袁立强 +2 位作者 聂金铜 李婧 赵争鸣 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第13期69-79,共11页
双有源桥DC-DC变换器(DAB)采用移相控制时拥有三个互相独立的移相自由度,通过DAB一次侧、二次侧输出电压的解耦,将三个移相自由度任意组合下的DAB工作状态划分为12个模式。对12个模式的传输功率分别进行计算,推导各模式下传输功率的取... 双有源桥DC-DC变换器(DAB)采用移相控制时拥有三个互相独立的移相自由度,通过DAB一次侧、二次侧输出电压的解耦,将三个移相自由度任意组合下的DAB工作状态划分为12个模式。对12个模式的传输功率分别进行计算,推导各模式下传输功率的取值范围,并在此基础上对三重移相控制下DAB的传输功率特性进行研究。通过对三个移相自由度做一些特殊赋值,三重移相控制可以简化为单重移相控制、拓展移相控制和双重移相控制,研究这四种移相控制方法的传输功率范围,并对它们功率传输的灵活性进行比较。最后,通过实验验证了理论分析结果。 展开更多
关键词 双有源桥DC-DC 变换器 开关组合 三重移相控制 传输功率
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三重移相调制下DAB变换器全功率范围统一ZVS控制策略 被引量:24
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作者 邵持 童安平 +5 位作者 钱语安 杭丽君 何远彬 李国杰 曾平良 吴秋伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第19期5644-5655,共12页
双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关Al... 双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关All-ZVS(zero voltage switching)的控制变量约束条件,得到实现All-ZVS的可行域。在此基础上与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出一种电流有效值准最优化的All-ZVS控制策略。该策略在全功率范围和双向功率传输下改善了器件的工作条件,在减小导通损耗的前提下进一步消除了开关损耗,大大提高了效率,在低功率段的效率提升尤为明显,有利于进一步提升变换器的开关频率和功率密度。最后搭建实验平台进行验证,实验结果验证了理论分析的有效性。 展开更多
关键词 DC/DC DAB变换器 tps调制方式 ZVS 电感电流有效值
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三重移相调制模式下双有源变换器的直接功率控制 被引量:19
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作者 高宇 李若愚 +2 位作者 李林柘 谢锡锋 舒泽亮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期4707-4719,共13页
为减小双有源桥(DAB)变换器的电流应力和导通损耗,提升变换器效率,该文提出一种三重移相(TPS)调制模式下的电感电流优化控制方法。针对TPS调制模式下DAB多工作模式产生的复杂优化问题,该文在交流模型的基础上,借鉴对称变换和空间投影思... 为减小双有源桥(DAB)变换器的电流应力和导通损耗,提升变换器效率,该文提出一种三重移相(TPS)调制模式下的电感电流优化控制方法。针对TPS调制模式下DAB多工作模式产生的复杂优化问题,该文在交流模型的基础上,借鉴对称变换和空间投影思想对变换器可行域进行化简,并以减小电感电流为优化目标,采用最优性条件进行求解得到优化结果。此外,为进一步提高动态性能,提出一种基于最小电感电流有效值模型的直接功率控制(DPC)算法,在输入电压波动和负载突变的情况下,变换器能实现电压快速无超调稳定输出。最后,在SiC器件的小功率实验平台上进行实验,验证了该控制策略的优越性。 展开更多
关键词 双有源桥(DAB)变换器 三重移相(tps)调制 最优性条件求解法 直接功率控制
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三重移相控制下DAB变换器全局优化控制策略及分析 被引量:35
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作者 童安平 杭丽君 李国杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期6037-6049,共13页
该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,... 该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,通过揭示控制量的扰动对于传输功率及电感电流有效值的影响,提出针对电流有效值的全局最优化条件,统一不同功率段和不同工作模式的优化问题。全局最优化条件的解即为电感电流有效值最小的控制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。 展开更多
关键词 DAB变换器 tps调制 工作模式 零电流开关 最优控制策略
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应用于可再生能源系统的DAB变换器软开关调制策略 被引量:16
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作者 沈凯 童安平 +3 位作者 杭丽君 李国杰 朱明琳 戴人杰 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期154-159,178,共7页
双有源桥(DAB)直流变换器是理想的大功率双向DC/DC变换器,是电能路由器系统与储能单元实现能量双向传输的核心装置。为实现变换器软开关以达到改善开关器件工作条件和提升功率传输效率,文中分析了采用三重移相(TPS)调制的工作原理。通... 双有源桥(DAB)直流变换器是理想的大功率双向DC/DC变换器,是电能路由器系统与储能单元实现能量双向传输的核心装置。为实现变换器软开关以达到改善开关器件工作条件和提升功率传输效率,文中分析了采用三重移相(TPS)调制的工作原理。通过分析TPS调制方法下DAB变换器的开关模式及工作波形,得到变换器实现软开关的条件,并与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出了一种全功率范围内实现全部器件软开关的调制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了所提出调制策略的有效性。 展开更多
关键词 DC/DC变换器 双有源桥 电能路由器 三重移相调制 软开关 最优调制策略
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基于三重移相的双有源桥DC-DC变换器效率与动态性能混合优化控制策略 被引量:29
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作者 王攀攀 徐泽涵 +2 位作者 王莉 高利强 王轩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期4720-4731,共12页
为提升双有源桥(DAB)DC-DC变换器的效率和动态响应速度,在三重移相控制的基础上,提出一种混合优化控制策略。首先,从三重移相控制下的DAB工作模式中,选出两种作为变换器的实际工作模式,并引入新的外移相角,用以降低变换器建模和后续优... 为提升双有源桥(DAB)DC-DC变换器的效率和动态响应速度,在三重移相控制的基础上,提出一种混合优化控制策略。首先,从三重移相控制下的DAB工作模式中,选出两种作为变换器的实际工作模式,并引入新的外移相角,用以降低变换器建模和后续优化设计的难度;然后,分析这两种模式的工作特性,推导各自模式下的传输功率模型、电流应力表达式和软开关约束条件,借助Karush-Kuhn-Tucker条件法,求出满足最小电流应力和软开关条件的最优移相比组合;之后,建立输出电压状态空间模型,利用当前电压电流信息预测下一时刻输出电压,以改善变换器的动态性能;最后,搭建实验样机,验证了所提混合优化控制策略的有效性和优越性。 展开更多
关键词 双有源桥 三重移相 全功率范围 软开关 电流应力 动态性能
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单相级联H桥APF载波相移梯形波脉宽调制与电容电压平衡控制方法 被引量:4
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作者 李红 周天奇 杨剑锋 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2019年第11期10-15,共6页
针对电气化铁路谐波污染的电能质量问题,将载波相移梯形波脉宽调制CPS-TPWM(carrier phase-shifted trapezoidal wave pulse width modulation)策略引入到单相级联H桥多电平有源电力滤波器APF(active power fil?ter)中,同时在单相级联... 针对电气化铁路谐波污染的电能质量问题,将载波相移梯形波脉宽调制CPS-TPWM(carrier phase-shifted trapezoidal wave pulse width modulation)策略引入到单相级联H桥多电平有源电力滤波器APF(active power fil?ter)中,同时在单相级联多电平有源电力滤波器直流侧电容电压控制上采用内外层控制策略,以提高直流侧电压的均衡性和稳定性。结合数学分析,搭建3个单元模块的单相级联H桥多电平APF主电路和控制系统进行仿真验证。结果表明:所提方法能够有效抑制电气化铁路中的谐波电流,并且能提高各单元模块直流侧电容电压的稳定性和均衡性。 展开更多
关键词 载波相移技术 梯形波脉宽调制(CPS-TPWM) 级联H桥 直流侧电压 有源电力滤波器(APF) 电气化铁路
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DAB变换器三重移相电流应力全局优化策略分析
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作者 叶伟 王浩 +1 位作者 李善寿 陶勇 《电源学报》 2025年第4期63-69,共7页
为实现双有源桥DAB(dual active bridge)变换器电流应力全功率范围最小化,研究了三重移相TPS(triple phase shift)控制下电流应力全局优化策略。首先分析三重移相控制下变换器的工作原理及工作过程,并建立传输功率和电流应力与移相比的... 为实现双有源桥DAB(dual active bridge)变换器电流应力全功率范围最小化,研究了三重移相TPS(triple phase shift)控制下电流应力全局优化策略。首先分析三重移相控制下变换器的工作原理及工作过程,并建立传输功率和电流应力与移相比的关系模型;然后基于所建立的关系模型,以电流应力全局最小化为目标,通过寻求最优移相比组合对TPS控制进行优化,并从电流应力及回流功率2个方面将优化结果与双重移相DPS(dual phase shift)控制做了对比;最后通过实验进行验证,理论和实验结果证明电流应力全局优化的TPS控制在全功率范围内进一步减小电流应力的同时减小了回流功率。 展开更多
关键词 双有源桥变换器 三重移相控制 电流应力 全局优化
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