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The application and challenge of energy router in energy internet

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Energy Internet 2024年第1期1卷 14-26页

作者： Jinliang Huang Wei Han hanlei tian Jie Qiu C.C.Chan Sustainable Energy and Environment Thrust/Function Hub Hong Kong University of Science and Technology(Guangzhou)GuangzhouGuangdongChina Department of Electronic&Computer Engineering Hong Kong University of Science and TechnologyHong KongChina Department of Electrical and Electronic Engineering/Faculty of Engineering Hong Kong Polytechnic UniversityHong KongChina

The energy internet has emerged as a promising area of research in power systems with distributed *** to an internet router to connect and switch networks,the energy router within the energy internet plays a crucial role to integrate and distribute the energy *** paper provides an overview of the application and challenges associated with energy routers in the energy ***,the ability of energy routers to bring together multiple energy sources and information is ***,the discrep-ancies in power structure when energy routers are utilised in different voltage‐level power grids are ***,the roles,structures,and design requirements of energy routers and how they interconnect with the power system,as well as some practical examples of energy router are ***,the main challenges faced by energy routers are summarised.

关键词： internet router application

基于可控开关电容的定频谐振式多路LED均流驱动器

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电工技术学报 2019年第2期34卷 286-295页

作者：田涵雷刘俊峰曾君梁国壮河北科技大学电气工程学院石家庄050080 华南理工大学电力学院广州510640

多路LED并联可造成电流不均衡,利用电容阻抗匹配的均流方案因控制简单、易扩展而得到广泛应用,但伴随路数增加,均流效果锐减、无功损耗增大。同时,传统LED驱动常采用脉冲频率调制(PFM),从而造成高电磁干扰(EMI)的风险。基于此提出一种LE... 详细信息

多路LED并联可造成电流不均衡,利用电容阻抗匹配的均流方案因控制简单、易扩展而得到广泛应用,但伴随路数增加,均流效果锐减、无功损耗增大。同时,传统LED驱动常采用脉冲频率调制(PFM),从而造成高电磁干扰(EMI)的风险。基于此提出一种LED定频均流驱动拓扑,利用其上、下半桥叠加输出,缓解由容抗不匹配造成的均流失效及额外损耗,同时利用谐振单元中可控开关电容(SCC)模块完成定频控制下的LED大范围调光。LED驱动器中开关电路采用PWM,且均可实现软开关,转化效率高。设计12W的实验样机,实现四路LED均流调光,验证了所提LED驱动器的可行性。

关键词：恒频可控开关电容软开关多路均流谐振 LED调光

基于可变电感的恒频非隔离型多路LED驱动器

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华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第10期46卷 32-41页

作者：刘俊峰田涵雷孙伟华曾君华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 河北科技大学电气工程学院河北石家庄050080 华南理工大学电力学院广东广州510640

多路LED串并联会引起各支路电流的不均衡,电容电荷平衡的均流方案直接导致大的无功环流,提升了器件应力;同时,变频率的开关控制也使得磁性元件难以有效优化,波动负载的软开关特性无法可靠保障.基于此,文中提出一种基于可变电感(Ⅵ)的多... 详细信息

多路LED串并联会引起各支路电流的不均衡,电容电荷平衡的均流方案直接导致大的无功环流,提升了器件应力;同时,变频率的开关控制也使得磁性元件难以有效优化,波动负载的软开关特性无法可靠保障.基于此,文中提出一种基于可变电感(Ⅵ)的多路LED调光电路,不仅可完成恒频控制,降低电磁干扰(EMI)电路的设计复杂性,并且可实现开关管的大范围软开关(ZVS),提高能量转换效率.文中所提电路利用半桥电路叠加的结构,共用谐振电感以增加均流路数,从而提升了功率密度,并通过Ⅵ简化了LED调光控制.文中详述了电路的工作原理,并以8路LED为例,搭建18W实验样机,从而验证了所提LED驱动电路的可行性.

关键词：恒频可变电感软开关均流 LED调光

一种单级无桥式高功率因数无电解电容AC-DC LED驱动器

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电工技术学报 2019年第16期34卷 3396-3407页

作者：梁国壮田涵雷王子园任晓宁河北科技大学电气工程学院

电解电容用于处理脉动功率差势必限制LED驱动器使用寿命,采用全桥整流结构造成导通损耗加大,引用变频控制产生较高的电磁干扰(EMI)。为此,提出一种基于串联谐振变换器(SRC)的LED驱动电路,用于衰减功率因数校正(PFC)单元传递到LED负载的... 详细信息

电解电容用于处理脉动功率差势必限制LED驱动器使用寿命,采用全桥整流结构造成导通损耗加大,引用变频控制产生较高的电磁干扰(EMI)。为此,提出一种基于串联谐振变换器(SRC)的LED驱动电路,用于衰减功率因数校正(PFC)单元传递到LED负载的低频纹波,从而减少储能电容值。采用可控开关电容(SCC)替代固定电容,通过改变等效电容值实现驱动器恒频运行。此外,SCC结构和半桥开关管单元的共享不仅提高了电路功率密度,而且消除了全桥整流二极管。最后,所提LED驱动器的优越性能通过PSIM仿真和搭建的输出功率80W的两路LED样机进行了实验验证。

关键词： LED驱动器恒频运行串联谐振功率因数较正可控开关电容

一种具有自动功率因数校正和功率解耦能力的单级整流器

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电工技术学报 2022年第9期37卷 2329-2340页

作者：田涵雷夏益文陈茂林梁国壮四川大学电气工程学院成都610065 河北科技大学电气工程学院石家庄050018

为应对整流器内部损耗少、能量传输路径短的新趋势,同时消除影响系统稳定性的电解电容元件,提出一种具有功率解耦能力的单级整流器。与现有工作比较,所提整流器功率器件可分时复用,实现了低成本和高功率密度运行。基于能量路径优化推演... 详细信息

为应对整流器内部损耗少、能量传输路径短的新趋势,同时消除影响系统稳定性的电解电容元件,提出一种具有功率解耦能力的单级整流器。与现有工作比较,所提整流器功率器件可分时复用,实现了低成本和高功率密度运行。基于能量路径优化推演,大部分能量可直接转移到负载,无需中间环节,保证了较高的转化效率;采用较大电压纹波的薄膜电容替代电解电容消纳脉动功率,有效衰减了母线电压对大电容的依赖,延长了系统整体寿命。此外,所提整流器可实现自动功率因数校正(PFC),控制策略简单易行,可获得近似1的功率因数。最后,搭建额定输出功率110W的实验样机,验证了该整流器的可行性。

关键词：无电解电容功率因数校正功率解耦能量路径

具有功率解耦能力的单级无桥式虚拟三端口整流器

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电工技术学报 2022年第8期37卷 2006-2017页

作者：田涵雷夏益文陈茂林梁国壮四川大学电气工程学院成都610065 河北科技大学电气工程学院石家庄050018

为消除电解电容对高亮度发光二极管(HB-LEDs)寿命的影响,并迎合轻量化设计理念,提出一种具有功率解耦能力的单级无桥式虚拟三端口整流器。该拓扑采用路径优化的方式缩短能量传输路径,并通过功率器件共享的方式实现多级整合,极大地提升... 详细信息

为消除电解电容对高亮度发光二极管(HB-LEDs)寿命的影响,并迎合轻量化设计理念,提出一种具有功率解耦能力的单级无桥式虚拟三端口整流器。该拓扑采用路径优化的方式缩短能量传输路径,并通过功率器件共享的方式实现多级整合,极大地提升了器件利用率与电路功率密度;虚拟第三端口专用于功率解耦,从而有效缓解系统对大电容的依赖,为薄膜电容替代电解电容提供可能。此外,所提整流器可实现功率因数校正(PFC),控制单元简单、易行。该文分析该整流器的工作原理,详述关键电路的参数设计,并通过额定输出功率为90W的实验样机验证了该整流器的优越性。

关键词：电解电容功率因数校正(PFC) 功率解耦三端口整流器

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计及轻量化设计的多电平光伏逆变器

电工技术学报 2023年第16期38卷 4301-4311页

作者：田涵雷韩沛松唐嵩峰陈茂林梁国壮河北科技大学电气工程学院石家庄050018 四川大学电气工程学院成都610065

为满足轻量化设计而直接移除变压器将导致光伏阵列对地的杂散电容存在共模漏电流,给整体系统造成电磁干扰和安全性问题。同时,多电平设计降低了输出电压谐波分量和器件电压应力。鉴于此,提出一种非隔离型共地式多电平光伏逆变器,简言之... 详细信息

为满足轻量化设计而直接移除变压器将导致光伏阵列对地的杂散电容存在共模漏电流,给整体系统造成电磁干扰和安全性问题。同时,多电平设计降低了输出电压谐波分量和器件电压应力。鉴于此,提出一种非隔离型共地式多电平光伏逆变器,简言之,该逆变器通过引入新型开关电容网络,得到输入侧负极与输出侧中性点相连接的拓扑结构,理论上可完全消除杂散电容对地的共模漏电流。同时,相较于桥式电路,所提电路输入侧电压利用率高,克服了对其电压等级的依赖和天气条件的限制。此外,提出一种前馈空间矢量调制(FSVM)策略,完成输出变量与波动的电容电压解耦。最后,通过搭建一个220 V/1 kW的实验平台来验证所提方案的正确性和可行性。

关键词：非隔离型逆变器光伏系统共模漏电流多电平

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一种新型开关电容准谐振多电平逆变器

电源学报 2024年第2期22卷 121-131页

作者：梁国壮聂辰浩田涵雷河北科技大学电气工程学院石家庄050018 四川大学电气工程学院成都610065

针对现有多电平逆变器充电过程存在电流尖峰和电压波动问题,提出一种新型准谐振五电平逆变器。简言之,采用载波层叠脉宽调制方案,将开关电容技术与传统五电平逆变器相结合,减小了前级承受的累加电平,实现了五电平输出;并在电容充电过程... 详细信息

针对现有多电平逆变器充电过程存在电流尖峰和电压波动问题,提出一种新型准谐振五电平逆变器。简言之,采用载波层叠脉宽调制方案,将开关电容技术与传统五电平逆变器相结合,减小了前级承受的累加电平,实现了五电平输出;并在电容充电过程与串接电感谐振,消除了电流尖峰和电压波动,同时减轻了电容的发热问题,延长电路的使用寿命。最后,对所提结构进行了仿真验证,其结果证明了所提逆变器结构方案的正确性和可行性。

关键词：多电平逆变器开关电容载波层叠脉宽调制准谐振

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应用于光伏并网的双模共地型逆变器

太阳能学报 2024年第1期45卷 20-24页

作者：梁国壮韩沛松赵焕文王飞曹媛田涵雷河北科技大学电气工程学院石家庄050018 华润电力唐山丰润有限公司唐山063000 国网陕西省电力有限公司富县供电分公司延安727500 国网河北省电力有限公司经济技术研究院石家庄050021

研究一种新型无变压器双模式电压源逆变器(VSI);其中共地型结构短路寄生电容,理论上可完全消除漏电流。该逆变器由升降压开关(SBB)模块和LC滤波网络集成,且输出波形具有良好的对称性。所提拓扑具备宽输入电压范围内满足并网电压增益、... 详细信息

研究一种新型无变压器双模式电压源逆变器(VSI);其中共地型结构短路寄生电容,理论上可完全消除漏电流。该逆变器由升降压开关(SBB)模块和LC滤波网络集成,且输出波形具有良好的对称性。所提拓扑具备宽输入电压范围内满足并网电压增益、结构紧凑、调制策略简单等特点。同时,SBB模块可实现软充电,电流应力控制在允许范围内。详细介绍了逆变器的结构特点、工作原理,并设计了闭环控制单元。最后研究结果表明所提VSI的可行性和良好性能。

关键词：光伏系统逆变器无变压器升降压漏电流