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直流变换器广义对偶与相通性探讨

中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1094-1105,I0020页

作者：周国华唐熹李杨龙赖鹭磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室(西南交通大学电气工程学院) 四川省成都市611756

提出严格对偶和广义对偶的概念,探讨直流变换器的对偶性与相通性。对于三大类直流变换器,即Buck类、Boost类、Buck-Boost类变换器,包括隔离型和非隔离型,推导其严格对偶变换器,并分析可能存在的广义对偶变换器。对于一个已知的基本变换... 详细信息

提出严格对偶和广义对偶的概念,探讨直流变换器的对偶性与相通性。对于三大类直流变换器,即Buck类、Boost类、Buck-Boost类变换器,包括隔离型和非隔离型,推导其严格对偶变换器,并分析可能存在的广义对偶变换器。对于一个已知的基本变换器,发现存在3个与其对偶的变换器,其中一个为严格对偶,两个为广义对偶。采用相通性,分析组合变换器与基本变换器之间的关联及在变换器推演上用到的相似处理方法,有利于变换器拓展与延伸。将软开关直流变换器看作是直流变换器与软开关电路的组合,可采用对偶与相通的方法对其进行研究。重点研究准谐振变换器的广义对偶与严格对偶,简要分析其余软开关直流变换器的对偶性。最后,通过分析直流变换器和软开关直流变换器仿真波形上的对偶性,验证理论分析的正确性。

关键词：直流变换器严格对偶广义对偶相通性软开关

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面向新能源接入的Buck-LLC集成模块化组合式直流变换器

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电源学报 2024年

作者：周芊帆万代段绪金朱吉然国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国网配电网智能化应用技术实验室

直流变换器运行特性对有源配电网分布式资源灵活调节影响深刻，本文提出了一种面向新能源接入的Buck-LLC集成模块化组合式直流变换器，通过高隔离谐振式功率单元输入端串联提供高电压耐受能力，输出端并联满足大功率需求，实现大功率高... 详细信息

直流变换器运行特性对有源配电网分布式资源灵活调节影响深刻，本文提出了一种面向新能源接入的Buck-LLC集成模块化组合式直流变换器，通过高隔离谐振式功率单元输入端串联提供高电压耐受能力，输出端并联满足大功率需求，实现大功率高效传输。所提拓扑以调节串联型双Buck电路占空比满足接入不同等级中压直流电网需求，通过引入辅助电感，解决了所有开关管宽输入范围内的软开关难题，提高了能量传输效率。基于对各开关管实现软开关边界条件的研究，对辅助电路及控制参数进行了优化设计。最终设计并研制了一台6.25-7kW功率单元实验样机证明了所提拓扑可行性，以及前述工作原理、稳态分析的正确性。

关键词：直流变换器直流配电网 Buck-LLC 模块化组合式软开关

非隔离型高升压直流变换器拓扑推演及平台设计

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实验技术与管理 2024年第2期41卷 106-113页

作者：张艺明周明珠刘超庄一展福州大学电气工程与自动化学院福建省新能源发电与电能变换重点实验室福建福州350108

高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多,为了帮助学生更好地理... 详细信息

高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多,为了帮助学生更好地理解这些变换器,并掌握它们的拓扑规律,该文采用“倍压单元-变换器拓扑-演化规律”思路,总结了一系列非隔离型高升压直流变换器的演变规律。以Y源结构的耦合电感高升压boost变换器为例,进行了模态分析和电压增益推导。为了验证该高升压直流变换器的稳态性质和动态性质,搭建了实验平台,并验证了该变换器的可行性和稳定性,旨在帮助学生加强对电力电子中高升压直流变换器的直观认识和理解,并提升归纳总结能力。

关键词：耦合电感倍压单元直流变换器 Y源结构实验平台

车载用燃料电池直流变换器全状态双环控制方法

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环境技术 2024年第3期42卷 199-205页

作者：党娟榆林职业技术学院榆林719000

研究车载用燃料电池直流变换器全状态双环控制方法,以获得更稳定的输出电压,满足车载电源需求。分析燃料电池输出特性,揭示燃料电池输出电压、电流关系,将其作为依据并结合汽车动力系统结构,设计二次型Boost变换器,在分析其主电路结构... 详细信息

研究车载用燃料电池直流变换器全状态双环控制方法,以获得更稳定的输出电压,满足车载电源需求。分析燃料电池输出特性,揭示燃料电池输出电压、电流关系,将其作为依据并结合汽车动力系统结构,设计二次型Boost变换器,在分析其主电路结构以及工作原理的前提下,提出基于输入电压前馈的全状态双环控制策略,电流内环控制通过比较实际输出电流和期望输出电流的差值调节开关操作,以完成负载变化时燃料电池输出电流控制;电压外环控制器根据输出电压和期望电压值之间的差异调整开关状态,实现对燃料电池输出电压控制。实验结果表明:该方法可实现直流变换器控制,控制后的输出电压波形稳定、电压纹波较小、超调量低、控制效率高。

关键词：燃料电池直流变换器全状态电流内环控制电压外环控制负载

直流变换器的区域极点配置鲁棒PID控制算法

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东北大学学报（自然科学版） 2013年第10期34卷 1369-1373页

作者：贤燕华冯久超华南理工大学电子与信息学院广东广州510641

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_... 详细信息

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_∞PID控制器的可解性条件.设计的控制器使得闭环系统满足闭环极点分布在指定区域内以获得期望的动态特性,以及对外部噪声的抑制具有最大H_∞鲁棒性能界.此外,该控制器设计方法也可应用于参数不确定的多胞型直流变换器系统.Buck变换器的确定和不确定系统的仿真实验验证了该控制算法的正确性和有效性.

关键词： PID控制区域极点配置(RPA) H∞控制线性矩阵不等式(LMI) 直流变换器

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一种高增益交错耦合电感直流变换器

中国电机工程学报 2014年第3期34卷 380-386页

作者：胡雪峰龚春英陈杰王琳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 安徽工业大学电力电子与运动控制重点实验室安徽省马鞍山市243002

提出一种高增益交错耦合电感直流-直流升压变换器,适用于低输入电压、高输入电流的低压可再生能源发电系统应用场合,如光伏/燃料电池发电系统。该变换器在输入端把两个耦合电感的原边电流进行交错并联,减小了输入电流和输出电压纹波;两... 详细信息

提出一种高增益交错耦合电感直流-直流升压变换器,适用于低输入电压、高输入电流的低压可再生能源发电系统应用场合,如光伏/燃料电池发电系统。该变换器在输入端把两个耦合电感的原边电流进行交错并联,减小了输入电流和输出电压纹波;两个耦合电感的副边串联后再与一电容相结合组成倍压单元,进一步提高变换器的电压增益。该电路结构中,使用两个交错串联的输出电容,它们既能回收利用耦合电感的漏感能量,又能钳位开关管的漏源电压,减小开关管电压应力,因此,有利于选择低导通电阻、高性能的开关器件以进一步减小功率管的开关和导通损耗。另外,耦合电感的漏感可使主开关管零电流开通,同时漏感也能控制二极管关断电流的下降率,大大减轻二极管的反向恢复问题。论文详细分析所提变换器的工作原理和稳态特性,最后通过一台实验样机验证了理论分析的正确性。

关键词：高增益交错型耦合电感直流变换器电压和电流应力拓扑

适用于海上风电场直流互联的双极性输出非隔离型自耦直流变换器

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电网技术 2020年第1期44卷 174-182页

作者：郭灵瑜姚钢殷志柱周荔丹电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 上海电气集团中央研究院上海市静安区200070

多端直流输电与直流电网是解决新能源并网的一项重基金项目:国家自然科学基金项目(61374155);上海市自然科学基金项目(18ZR1418400)。Project Supported by National Natural Science Foundation of China(61374155);The Nature Science Foundation of Shanghai(18ZR1418400).要技术手段,不同直流电压等级间互联离不开各种类型的直流变换器。针对近海、远海全直流海上风电场,新能源直流源内部复杂性致使难以直接实现对称双极性直流输出;此外,海上换流站建设成本高,传统的非隔离型直流变换器含有较大的工频变压器,占地面积大。为了满足单极直流传输线与双极直流传输线间的互联,同时考虑到变换器的体积与成本,提出了一种不含隔离变压器双极性输出的直流变换器拓扑,并提出了与之相配合的调制与控制方法。该直流变换器拓扑与其他双极性输出直流变换器相比,不需要使用工频变压器,体积、成本降低;没有交直流变换过程,效率较高;开关频率低,损耗小;子模块可增减,有较好的冗余度与容错性。基于Matlab/Simulink对提出的拓扑进行仿真验证,通过搭建实验平台,验证了拓扑及控制方式的可行性。

关键词：双极性输出非隔离型直流变换器模块化多电平变换器全直流海上风电

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不对称控制方式三相三电平直流变换器

中国电机工程学报 2014年第24期34卷 4007-4014页

作者：刘福鑫陈悦胡高平阮新波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)

三相三电平直流变换器中开关管具有低电压、电流应力,适用于高压大功率场合。采用对称控制方式,可提高输入输出电流脉动频率,从而减小滤波器,但开关管为硬开关,存在较大开关损耗。为解决该问题,提出一种适用于该变换器的不对称控制策略... 详细信息

三相三电平直流变换器中开关管具有低电压、电流应力,适用于高压大功率场合。采用对称控制方式,可提高输入输出电流脉动频率,从而减小滤波器,但开关管为硬开关,存在较大开关损耗。为解决该问题,提出一种适用于该变换器的不对称控制策略,在保留变换器原有优点基础上,可利现开关管的零电压开关,从而提高变换器效率。简要分析采用输出滤波电感和变压器漏感（或外加谐振电感）的能量实用不对称控制方式后变换器的工作原理,重点讨论其基本特性及软开关实现条件,完成一台540;60V输入、48V/20A输出的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。

关键词：不对称控制三相三电平零电压开关直流变换器

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无缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

电工技术学报 2009年第5期24卷 73-79页

作者：李艳阮新波杨东升刘福鑫南京航空航天大学航空电源重点实验室南京210016 燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器MIC代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类,文中讨论了无缓冲单元的MIC电路拓扑的生成方法... 详细信息

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器MIC代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类,文中讨论了无缓冲单元的MIC电路拓扑的生成方法。首先给出构成无缓冲单元的MIC电路拓扑的基本单元,提出生成MIC时基本单元之间的组合级联规则,由此推导出一系列无缓冲单元的MIC电路拓扑。

关键词：多输入直流变换器新能源联合供电系统