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双有源桥直流变换器三电平扩展移相控制下电感电流有效值最优跟踪控制策略

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电工技术学报 2024年第18期39卷 5800-5815页

作者：邓丹阳陈艳慧福州大学电气工程与自动化学院福州350108

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平... 详细信息

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平扩展移相控制策略下各工作模式下的数学模型,根据拉格朗日乘数法得到各可行域内部最优极值点处移相比之间的相互关系;然后,分析边界最优点,通过比较内部最优极值点和边界最优点处电感电流有效值,得到全局最优工作点;最后,根据传输功率与全局最优工作点处移相比的变化关系,得到全局最优工作点跟踪控制策略,克服寄生电阻和开关损耗对最优工作点的影响。将三电平扩展移相优化调制策略与两电平扩展移相控制、单移相控制以及峰值电流优化控制进行对比实验,实验结果验证了所提该优化策略能够有效减小电感电流有效值并提高变换效率。

关键词：三电平扩展移相双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制

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基于扩展移相的ISOP-DAB变换器混合优化控制方法

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电工电能新技术 2024年第1期43卷 14-23页

作者：陶海军王宏祎杨乃通河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室河南焦作454003

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合,为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能,本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型,通过... 详细信息

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合,为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能,本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型,通过拉格朗日优化算法获取电流应力最优的相移组合,并结合虚拟电压均衡控制方案,以应对负载突变或输入电压扰动状态,同时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后,将混合优化控制方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化,提高能量传输效率,同时也显著地改善了变换器在扰动情况下的动态特性。

关键词： ISOP-DAB变换器扩展移相混合优化动态响应电流应力

基于改进扩展移相的双向DC-DC变换器控制策略

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四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期37卷 51-58页

作者：戴前程张春罗苏明李浩宇安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000

为对系统有功功率进行双向调节,同时使二次侧直流母线电压保持稳定,并减小电力电子变压器(PET)二次侧母线的扰动对PET其他端口的性能所造成的影响,分析双有源桥(DAB)双向DC-DC变换器在改进扩展移相控制(EPS)下的工作模式和回流功率,设... 详细信息

为对系统有功功率进行双向调节,同时使二次侧直流母线电压保持稳定,并减小电力电子变压器(PET)二次侧母线的扰动对PET其他端口的性能所造成的影响,分析双有源桥(DAB)双向DC-DC变换器在改进扩展移相控制(EPS)下的工作模式和回流功率,设计了控制区域内零回流功率控制点。以系统功率平衡为目的,研究系统功率平衡控制策略,该策略将逆变器的功率引入DAB变换器,以减小DAB二次侧电压波动。在改进扩展移相控制下,系统负载功率从0kW突变至15kW时,二次侧母线电压最大变化约为30V,达到稳态过渡时间约为10ms;系统负载功率从15kW突变至10kW时,二次侧母线电压基本无变化;在一次侧母线电压发生突变时,二次侧母线电压无明显波动。

关键词：双有源桥电力电子变压器扩展移相功率平衡零回流区域

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新扩展移相角下的双有源桥DC-DC变换器优化控制策略

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中国电机工程学报 2023年第2期43卷 727-737页

作者：王攀攀徐泽涵高利强戴诗科陈立正王莉中国矿业大学电气与动力工程学院江苏省徐州市221116

为提高双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器的效率,降低其控制复杂度,提出一种基于扩展移相控制的最小电流应力闭环优化控制策略。首先,依据两侧全桥输出电压间的相位关系和桥内移相角的大小,重新定义新的移相比,以确保移相比... 详细信息

为提高双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器的效率,降低其控制复杂度,提出一种基于扩展移相控制的最小电流应力闭环优化控制策略。首先,依据两侧全桥输出电压间的相位关系和桥内移相角的大小,重新定义新的移相比,以确保移相比与传输功率的正相关性;接着,基于开关管的通断顺序,对DAB的进行工作模态的划分,并择优选出两种作为其实际工作模态;然后,利用Karush-KuhnTucker条件法实现在软开关条件下全功率段的电流应力优化,并与新的移相比相结合设计出一种更为简洁的闭环优化控制策略;最后,搭建DAB仿真模型及实验样机进行验证,结果表明:所提控制策略不但具有控制简单、易实现的特点,同时能在全功率范围内实现最小电流应力控制和开关管的软开关特性。

关键词：双有源桥扩展移相全功率范围软开关电流应力

扩展移相控制下DC/DC变换器的最小环流优化

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电力电子技术 2018年第3期52卷 15-17页

作者：石昊马晓军刘健马海心装甲兵工程学院控制系北京100072

装甲车辆供电系统具有电压等级多、供电质量要求高等特点。直流DC/DC变换器是平衡电网供耗电,提高供电质量的关键环节。分析了变换器中环流功率产生的原因,并根据拓展移相(EPS)控制下的回流功率数学模型,提出一种使环流功率最小化的移... 详细信息

装甲车辆供电系统具有电压等级多、供电质量要求高等特点。直流DC/DC变换器是平衡电网供耗电,提高供电质量的关键环节。分析了变换器中环流功率产生的原因,并根据拓展移相(EPS)控制下的回流功率数学模型,提出一种使环流功率最小化的移相策略,通过计算仿真得出EPS策略与传统移相控制下的环流功率曲线。设计制作原理样机,通过实验验证了该移相策略的有效性。

关键词：变流器环流功率扩展移相

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混合双有源桥变换器扩展移相控制方法研究

电力电子技术 2023年第9期57卷 108-111页

作者：游志强高宁李闻达王梁毅上海海事大学物流工程学院上海201306

为解决变换器在升压模式时存在电流应力偏大的问题,基于梯度法构造电流应力和功率约束条件的方程组,得到可优化电流应力的扩展移相占空比组合;此外,考虑到移相角的突变会严重影响变换器的动态响应,通过改进移相角动态调整策略使变换器... 详细信息

为解决变换器在升压模式时存在电流应力偏大的问题,基于梯度法构造电流应力和功率约束条件的方程组,得到可优化电流应力的扩展移相占空比组合;此外,考虑到移相角的突变会严重影响变换器的动态响应,通过改进移相角动态调整策略使变换器能够快速并稳定地过渡到新的稳定状态,抑制了直流偏磁,使其动态特性得到改善。最后,搭建实验平台进行验证,与单移相(SPS)控制和传统扩展移相(C-EPS)控制对比,证实了该方案的可行性。

关键词：变换器可优化电流应力扩展移相动态响应

双向三电平半桥DC-DC变换器及其扩展移相控制策略

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双向三电平半桥DC-DC变换器及其扩展移相控制策略

作者：李江荣华南理工大学

学位级别：硕士

随着分布式可再生能源的发展,更适合分布式能源的直流微电网逐渐兴起。双向DC-DC变换器作为主要的连接设备在直流微电网中起着能量交换和稳定直流母线电压的作用,但随着应用范围的扩大,其面临着电压电流应力过大、回流功率过大、电能传... 详细信息

随着分布式可再生能源的发展,更适合分布式能源的直流微电网逐渐兴起。双向DC-DC变换器作为主要的连接设备在直流微电网中起着能量交换和稳定直流母线电压的作用,但随着应用范围的扩大,其面临着电压电流应力过大、回流功率过大、电能传输损耗大等问题。三电平半桥结构能有效降低变换器开关管电压应力,本文以双向三电平半桥DC-DC变换器为研究目标,通过对移相控制进行优化,提高双向DC-DC变换器的工作性能,包括降低变换器开关管电流应力、回流功率和提高效率。本文首先介绍了直流微电网与其中隔离型双向DC-DC变换器的研究现状,对隔离型双向DC-DC变换器研究现状的介绍包括拓扑、四种移相控制方法和多种控制优化方法。其次对双向三电平半桥DC-DC变换器在单重移相控制和扩展移相控制下工作原理和工作模态进行分析,对两种控制下变换器稳态下的工作特性进行对比分析,表明了大部分传输功率范围内,扩展移相控制下变换器性能更优越且控制自由度高,有利于峰值电流和回流功率的进一步优化。然后在扩展移相控制的基础上,提出了最小峰值电流追踪控制和最小回流功率追踪控制方法,与传统峰值电流和回流功率优化控制方法进行对比分析,表明所提优化控制方法的有效性,建立相应控制结构。接下来针对双极性直流微电网,在双向三电平半桥DC-DC变换器输入端增加了双输入结构,在最小回流功率追踪控制的基础上提出了电压传输比切换方法,在平衡双极性直流微电网正负极母线电压的同时进一步降低了变换器的回流功率。最后通过Matlab/Simulink平台搭建了变换器仿真模型,对变换器的工作原理和本文所提优化控制进行仿真分析。同时对所提的双向三电平半桥DC-DC变换器和双输入结构进行了硬件电路设计,包括主电路设计、控制电路设计、辅助电路设计和软件程序编写,搭建变换器样机及实验平台,对仿真结果进行进一步实验验证与分析,结果表明本文所提的最小峰值电流追踪控制方法、最小回流功率追踪控制方法与电压传输比切换方法均能对变换器的稳态性能进行有效优化。

关键词：双向DC-DC变换器扩展移相峰值电流优化回流功率优化

基于扩展移相的双向全桥DC-DC变换器虚拟惯性控制策略

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自动化技术与应用 2020年第7期39卷 1-4页

作者：赵龙赵兴勇赵钰彬唐震山西大学电力工程系山西太原030013 国网山西省电力科学研究院山西太原030013

在直流微电网中,由于受功率波动和负荷突然投切的影响,直流母线电压容易波动。为维持直流母线电压稳定,提出一种双向全桥DC-DC变换器的虚拟惯性控制方法。双向DC-DC变换器在采用扩展移相方法的基础上增加虚拟惯性环节,通过增加一阶滤波... 详细信息

在直流微电网中,由于受功率波动和负荷突然投切的影响,直流母线电压容易波动。为维持直流母线电压稳定,提出一种双向全桥DC-DC变换器的虚拟惯性控制方法。双向DC-DC变换器在采用扩展移相方法的基础上增加虚拟惯性环节,通过增加一阶滤波器提高系统惯性功率基准,当直流微电网中功率发生波动时,储能单元将提供惯性功率支持。最后,通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性,有效抑制了直流母线电压的波动。

关键词：扩展移相双向DC-DC变换器虚拟惯性直流微电网

基于扩展移相控制的双向DC/DC变换器控制策略

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电工技术 2022年第5期 22-24,28页

作者：赵雅琳柴华钱阳国网运城供电公司变电运维中心山西运城044000 国网山西省电力公司广灵供电公司山西广灵037500 南京工程学院电力工程学院江苏南京211100

储能的发展对双向DC/DC变换器的传输效率有较高的要求,为此提出一种基于最大传输功率的双向全桥DC/DC变换器扩展移相控制策略,并采用奇异摄动法建立了扩展移相控制下变换器的小信号模型。最后,基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真实... 详细信息

储能的发展对双向DC/DC变换器的传输效率有较高的要求,为此提出一种基于最大传输功率的双向全桥DC/DC变换器扩展移相控制策略,并采用奇异摄动法建立了扩展移相控制下变换器的小信号模型。最后,基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真实验结果验证了该策略的有效性和可行性。

关键词：双向全桥DC/DC变换器扩展移相奇异摄动理论小信号模型