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基于航空交流电网的Boost/半桥组合式软开关谐振PFC变换器

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中国电机工程学报 2011年第9期31卷 50-57页

作者：郑昕昕肖岚王勤新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

研究一种采用Boost变换器和半桥变换器级联所构成的功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器拓扑,其工作在电流连续模式(continue current mode,CCM)模式下,仅在半桥变换器输出端使用储能电容补偿瞬时输入输出功率的不平衡。... 详细信息

研究一种采用Boost变换器和半桥变换器级联所构成的功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器拓扑,其工作在电流连续模式(continue current mode,CCM)模式下,仅在半桥变换器输出端使用储能电容补偿瞬时输入输出功率的不平衡。半桥变换器桥臂电容作为Boost变换器输出端电容。通过适当的控制策略,降低了容值,无需高耐压等级的电解电容,提高了电路工作的可靠性。变压器漏感参与谐振,实现了半桥变换器功率管的软开关。分析PFC变换器的电路拓扑,给出前后级的控制逻辑关系,讨论软开关实现的条件以及减小电容规格的可行性,给出仿真及实验结果,证明该变换器具有良好的性能,满足GJB181A的要求。

关键词：功率因数校正 Boost变换器半桥变换器软开关谐振

不平衡电网下无锁相环三相并网逆变器控制策略

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中国电机工程学报 2015年第18期35卷 4744-4752页

作者：雷芸肖岚郑昕昕江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

在并网发电系统中,快速准确的相位同步检测是有效控制的前提条件。该文分析了不平衡电压对常规锁相环下三相逆变器的影响。当电网电压存在不平衡时,电压的检测和锁相角计算过程中会产生误差,从而影响逆变器控制精度。因此,提出两种并网... 详细信息

在并网发电系统中,快速准确的相位同步检测是有效控制的前提条件。该文分析了不平衡电压对常规锁相环下三相逆变器的影响。当电网电压存在不平衡时,电压的检测和锁相角计算过程中会产生误差,从而影响逆变器控制精度。因此,提出两种并网逆变器的无锁相环控制策略:直接功率和直接电流控制,并且建立数学模型验证其可行性。这两种控制策略分别在dq坐标系和αβ坐标系下进行电网电压的正序分量分离。将无锁相环控制与常规有锁相环控制在电压不平衡时进行对比,同时在两种无锁相环控制策略之间进行总结与对比。仿真和实验结果表明,与锁相环相比,无锁相环控制策略能够快速精确地从不平衡的电网电压中分离出正序分量,在动态响应上直接电流控制策略更胜一筹。

关键词：无锁相环三相逆变器空间矢量脉宽调制技术坐标变换正序分量

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双绕组耦合直流变压器容错控制策略研究

变压器 2023年第6期60卷 13-19页

作者：罗家伟郑昕昕合肥工业大学汽车工程技术研究院安徽合肥230009

本文作者研究了一种适用于电动汽车的双绕组耦合直流变压器的容错控制策略,结合控制电路的拓扑结构,在不增加冗余部件的前提下实现故障电路的重构与容错,保障整个集成系统的安全可靠性。该故障容错设计方案满足在电路主功率器件发生损坏... 详细信息

本文作者研究了一种适用于电动汽车的双绕组耦合直流变压器的容错控制策略,结合控制电路的拓扑结构,在不增加冗余部件的前提下实现故障电路的重构与容错,保障整个集成系统的安全可靠性。该故障容错设计方案满足在电路主功率器件发生损坏时,变换器依然能够保证可控的能量通路,基于电动汽车小型化、轻量化的要求,不适宜采用冗余部件投切或者多开关型电路重构的容错方案,故采用支路独立型电路重构的容错方案。拟在绕组交错耦合型拓扑的研究基础上,针对交错半桥拓扑,分析其独立闭环工作时的开关模态,对比全桥工作情况,研究半桥工作时控制方案,优化交错半桥独立运行时的效率和工作性能。实验和仿真结果表明,该方法可以实现电路的容错控制,验证了理论分析的正确性以及所提出的容错方案的可行性。

关键词：直流变压器电动汽车故障容错支路电路电路重构

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新型软磁材料的轴向磁通轮毂电机特性研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第5期36卷 20-27页

作者：常九健王晨郑昕昕方建平王晓林合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009

针对定子无磁轭轴向磁通电机(YASA)独特的磁化特点,分别比较了非取向钢、取向钢以及软磁复合材料(SMC)用于定子铁芯时YASA电机的电磁与热性能。以某台车用直驱轮毂电机为研究对象,建立分析模型,对3种软磁材料的物性进行对比研究;在此基... 详细信息

针对定子无磁轭轴向磁通电机(YASA)独特的磁化特点,分别比较了非取向钢、取向钢以及软磁复合材料(SMC)用于定子铁芯时YASA电机的电磁与热性能。以某台车用直驱轮毂电机为研究对象,建立分析模型,对3种软磁材料的物性进行对比研究;在此基础上,通过2D等效模型分析了3种定子材料电机的磁化特性,通过3D有限元仿真方法研究了材料对电机的气隙磁密、反电动势、输出转矩、饱和特性、定子铁损、电机效率等参数的影响;通过流体热仿真得出3种电机的温度场分布;最后,采用取向钢材料作为YASA电机定子并做出样机,实验测试结果表明:实验结果与仿真结果具有较好的一致性。

关键词：非取向钢取向钢软磁复合材料 SMC 轴向磁通轮毂电机 YASA

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一种减小PFC变换器电容规格的方法

南京航空航天大学学报 2012年第3期44卷 347-353页

作者：郑昕昕肖岚王勤张方华南京航空航天大学自动化学院南京210016

常规的由Boost和DC/DC变换器级联构成的两级式PFC变换器,在Boost电路输出端要接高耐压等级的电解电容作为储能电容,不仅体积大、价格高,而且寿命短,为此本文研究了一种低压输出的Boost/半桥组合式软开关谐振PFC变换器。该变换器利用半... 详细信息

常规的由Boost和DC/DC变换器级联构成的两级式PFC变换器,在Boost电路输出端要接高耐压等级的电解电容作为储能电容,不仅体积大、价格高,而且寿命短,为此本文研究了一种低压输出的Boost/半桥组合式软开关谐振PFC变换器。该变换器利用半桥电路输出端的低压电解电容平衡瞬时功率,Boost电路输出端电容与变压器漏感谐振,并不大量储能,由此减小了Boost电路电容的规格,提高了工作可靠性。讨论了该变换器的控制策略,前后级共用一套控制电路,实现功率管的软开关和能量的传递。分析了降低电容容值的可行性,指出采用小容值非电解电容替代Boost电路输出端的大容量电解电容后,变换器具有良好的性能。给出了Boost和半桥电路输出端电容的设计方法,进行了实验验证。

关键词：电容功率因数软开关谐振变换器

双向三相AC/DC变流器的无锁相环控制策略

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中国电机工程学报 2013年第36期33卷 79-87,12页

作者：郑昕昕肖岚田洋天张方华江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)以其直流电压利用率高、谐波含量低等优势,成为三相AC/DC变流器的一种常用控制方式。其需要检测电网电压进行锁相,得出电网电压的... 详细信息

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)以其直流电压利用率高、谐波含量低等优势,成为三相AC/DC变流器的一种常用控制方式。其需要检测电网电压进行锁相,得出电网电压的瞬时相位角,并参与坐标变换,最终得到空间电压矢量的基准。然而,由于电网电压存在畸变,且对电网电压的检测和锁相角计算过程中会产生一定的误差,从而影响控制精度。针对可实现能量双向流动的三相AC/DC变流器,讨论进行无锁相控制的可行性,提出一种无锁相环SVPWM控制方法,分析电网实际频率与参与坐标变换的相位角给定频率出现偏差时对变流器的影响,并采用无功功率闭环调节控制策略,对频率给定进行实时校正,最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

关键词：三相SVPWM 双向运行无锁相环坐标变换频率校正

三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

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中国电机工程学报 2014年第9期34卷 1337-1344页

作者：郑昕昕肖岚田洋天张方华江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效... 详细信息

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。

关键词：双Buck逆变器半周期控制过零畸变 LCL滤波器稳定性

基于修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估算

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汽车工程师 2023年第2期 1-8页

作者：王伯运何耀郑昕昕合肥工业大学合肥230009

为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数... 详细信息

为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数进行离线辨识并建立了二阶RC等效电池模型,在MATLAB/Simulink平台上进行SOC估算,结果表明,EKF算法估算平均绝对误差约为2.0%,MVASOEKF算法估算平均绝对误差约为0.5%,与EKF算法相比,MVASOEKF算法虽增加了一定的计算量,但是SOC估计精度明显改善,且收敛性更好。

关键词：二阶RC 等效电池模型参数辨识荷电状态估算修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波

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考虑温度影响的锂电池功率状态估计

电工技术学报 2016年第13期31卷 155-163页

作者：刘新天何耀曾国建郑昕昕合肥工业大学新能源汽车工程研究院合肥230009

动力电池的功率状态(SOP)是电动汽车安全控制及能量回收的重要参数之一。现有针对常温的SOP估计方法并不准确,从而导致高温或低温下的锂电池工作电流过大,影响电池安全与循环寿命。通过测量不同温度下的锂电池容量及内阻,建立锂电池容量... 详细信息

动力电池的功率状态(SOP)是电动汽车安全控制及能量回收的重要参数之一。现有针对常温的SOP估计方法并不准确,从而导致高温或低温下的锂电池工作电流过大,影响电池安全与循环寿命。通过测量不同温度下的锂电池容量及内阻,建立锂电池容量-温度模型以及内阻-温度模型,准确预测锂电池相关参数在不同温度下的变化情况,并采用基于EKF的多参数约束法进行SOP估计。该方法适用于不同温度下的锂电池,能实现较高的估计准确度,仿真和实验结果验证了其准确性。

关键词：动力锂电池功率状态容量-温度模型内阻-温度模型多参数约束