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双重移相控制下的双向全桥dc-dc变换器最小电流应力分段优化控制

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电力系统保护与控制 2023年第20期51卷 107-118页

作者：孙标广李静争邓旭哲河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003

为了减小双向全桥(dual-active-bridge,DAB)dc-dc变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、... 详细信息

为了减小双向全桥(dual-active-bridge,DAB)dc-dc变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词：双向全桥dc-dc变换器双重移相控制电流应力回流功率

基于ZVS的双向全桥dc-dc变换器最小回流功率双重移相分段控制

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太阳能学报 2023年第9期44卷 39-48页

作者：孙标广李静争张迁迁杨泽昆邓旭哲河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 焦作市光源电力集团有限公司焦作454100

双向全桥dc-dc(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制... 详细信息

双向全桥dc-dc(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

关键词：直流微电网双向全桥dc-dc变换器双重移相控制回流功率零电压开关(ZVS) KKT条件法

基于双重移相控制的双向全桥dc-dc变换器最小回流功率分段优化控制

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电网技术 2023年

作者：孙标广李静争张迁迁河南理工大学电气工程与自动化学院焦作市光源电力集团有限公司河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室

双向全桥dc-dc变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥dc-dc变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题，尤其当输入电压和输出电压不匹配时，回流功率和电流... 详细信息

双向全桥dc-dc变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥dc-dc变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题，尤其当输入电压和输出电压不匹配时，回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况，本文提出了一种双向全桥dc-dc变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化，得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析，发现本文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力，提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机，实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

关键词：双向全桥dc-dc变换器双重移相控制最小回流功率电流应力直流微电网

基于移相控制的双向全桥dc-dc变换器研究

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基于移相控制的双向全桥DC-DC变换器研究

作者：邹霁南华大学

学位级别：硕士

针对双向全桥dc-dc变换器存在电感电流应力较大和部分情况下失去软开关特性问题,设计了基于移相控制双向全桥dc-dc变换器,主要研究内容如下:1.在分析双向全桥dc-dc变换器的拓扑结构以及单移相(single-phase-shift,SPS)控制、双移相(dual... 详细信息

针对双向全桥dc-dc变换器存在电感电流应力较大和部分情况下失去软开关特性问题,设计了基于移相控制双向全桥dc-dc变换器,主要研究内容如下:1.在分析双向全桥dc-dc变换器的拓扑结构以及单移相(single-phase-shift,SPS)控制、双移相(dual-phase-shift,DPS)控制和三移相(triple-phase-shift,TPS)控制等3种控制的工作原理基础上,建立了3种控制方式下双向全桥dc-dc变换器的传输功率和电流应力数学模型,研究了3种控制方式下变换器的传输功率、电流应力特性及其优劣。2.提出了一种电流应力最小的DPS控制优化算法。针对电压传输比不为1时变换器电感电流应力较大且难以实现开关管软开关的问题,研究了DPS控制下的变换器开关管软开关条件,并在实现开关管软开关的条件下对最小电感电流应力进行了极值求解,提出了一种开关管软开关条件下电感电流应力最小的DPS控制算法。3.提出一种自适应惯性权重粒子群(APSO)的TPS控制优化算法。为了进一步提高电流应力的优化效果,以最小电感电流应力为优化目标,基于TPS控制下的数学模型,建立了电感电流应力优化目标函数,利用粒子群算法搜索最小电感电流应力所对应的移相比组合,为了提高算法的收敛速度和精度,设计了自适应惯性权重,提出了一种自适应惯性权重粒子群(APSO)的TPS控制优化算法。4.实验验证与结论。进行了双向全桥dc-dc变换器的仿真参数设计,建立了双向全桥dc-dc变换器的MATLAB/Simulink仿真模型,通过仿真实验研究对比了优化前后DPS控制和APSO的TPS控制优化算法下的电感电流应力特性:在相同参数和传输功率时,优化前DPS控制下稳态电感电流峰值约为119.6A,优化后DPS控制下稳态电感电流峰值约为115.0A,相比优化前时减小约4.6A,电感电流峰值减小约3.8%,优化TPS控制下稳态电感电流峰值均值约为106.1A,相比未优化DPS控制时稳态电感电流峰值减小约13.5A,电感电流峰值减小约11.3%,有效降低了电感电流应力。

关键词：双向全桥dc-dc变换器移相控制电感电流应力粒子群算法

基于双重移相控制的双向全桥dc-dc变换器动态建模与最小回流功率控制

同方学位论文库评论

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电工技术学报 2014年第3期29卷 245-253页

作者：程红高巧梅朱锦标杨小康王聪中国矿业大学(北京)机电学院北京100083

通过分析双重移相控制下双向全桥dc-dc变换器的软开关约束条件及功率传输特性,提出了满足软开关条件的基于最小回流功率的双重移相控制策略,建立了双重移相控制下变换器的动态小信号模型。最后,通过实验样机,分析了基于最小回流功率双... 详细信息

通过分析双重移相控制下双向全桥dc-dc变换器的软开关约束条件及功率传输特性,提出了满足软开关条件的基于最小回流功率的双重移相控制策略,建立了双重移相控制下变换器的动态小信号模型。最后,通过实验样机,分析了基于最小回流功率双重移相控制策略的变换器动态和稳态特性,对动态模型和最小回流功率控制策略进行了验证。实验结果表明了采用基于最小回流功率控制对提高变换器效率的有效性。

关键词：双重移相控制双向全桥dc-dc变换器软开关回流功率效率

双向全桥dc-dc变换器的负载电流前馈控制方法

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中国电机工程学报 2016年第9期36卷 2478-2485页

作者：侯聂宋文胜武明义西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

动态特性是变换器以及能源系统的一个重要的指标。为提高双向全桥(dual active bridge,DAB)dc-dc变换器对负载突变的动态响应速度,该文以单相移控制为例,基于直接功率控制思想,提出一种负载电流前馈控制方法,并对该方法进行了详细的分... 详细信息

动态特性是变换器以及能源系统的一个重要的指标。为提高双向全桥(dual active bridge,DAB)dc-dc变换器对负载突变的动态响应速度,该文以单相移控制为例,基于直接功率控制思想,提出一种负载电流前馈控制方法,并对该方法进行了详细的分析。该方法不需要电感等电路参数参与控制,这增加了控制方法的兼容性和可移植性。最后,硬件在环实验平台和基于TMS320F28335的实物实验平台上,对所提出的电流前馈控制方法和传统单相移控制算法进行对比验证。实验结果表明:该电流前馈控制方法在负载突变时,能获得快速的动态响应,输出电压基本保持不变,且对电感参数无依赖性。

关键词：双向全桥dc-dc变换器动态响应前馈控制单相移控制

基于双向全桥dc-dc变换器增广状态控制系统研究

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电气传动 2017年第11期47卷 25-30页

作者：王博洋魏立彬张宇彭朝阳中核核电运行管理有限公司浙江嘉兴314300 中国矿业大学机电与信息工程学院北京100083 福建福清核电有限公司福建福清350318

双向全桥dc-dc变换器广泛应用于电动汽车、新能源发电等具有能量双向流动的储能系统中。首先,在双向全桥变换器单移相控制模式基础上,应用离散采样建模方法建立了双向全桥变换器的离散小信号模型;然后,根据变换器的离散小信号模型,设计... 详细信息

双向全桥dc-dc变换器广泛应用于电动汽车、新能源发电等具有能量双向流动的储能系统中。首先,在双向全桥变换器单移相控制模式基础上,应用离散采样建模方法建立了双向全桥变换器的离散小信号模型;然后,根据变换器的离散小信号模型,设计了具有无静差的增广状态反馈控制系统,通过配置系统的闭环期望极点位置使系统的阶跃响应无超调,通过仿真,验证数字闭环控制器的有效性;最后,分析了状态反馈系数矩阵对变换器系统中主要参数的敏感程度,仿真结果表明相同反馈系数下,不同系统参数对系统输出瞬态响应的影响。

关键词：双向全桥dc-dc变换器单移相控制离散采样建模状态反馈数字控制

双向全桥dc-dc变换器的回流功率特性分析

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电气传动 2019年第1期49卷 33-38页

作者：张国荣罗闰三解润生李智张慧丽合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

为了减小双向全桥dc-dc变换器在传统单移相控制方式下进行功率传输时的回流功率,在传统单移相控制方式的基础上提出一种非对称占空比移相控制方式,该方式开关管的导通占空比不对称,不仅可以扩大传输功率的调节范围,还可以减小功率传输... 详细信息

为了减小双向全桥dc-dc变换器在传统单移相控制方式下进行功率传输时的回流功率,在传统单移相控制方式的基础上提出一种非对称占空比移相控制方式,该方式开关管的导通占空比不对称,不仅可以扩大传输功率的调节范围,还可以减小功率传输过程中的回流功率与电流应力。分析传统单移相控制与所提出控制方法的工作原理,并对所提出的控制方法进行工作模态分析以及建立稳态数学模型。对比分析了传统单移相控制和所提控制2种方式下的回流功率,所提控制方式下的回流功率和电流应力相对较小,传输功率调节范围扩大。最后,通过仿真结果验证了非对称占空比移相控制方式在减小双向全桥dc-dc变换器回流功率方面的优越性。

关键词：双向全桥dc-dc变换器非对称占空比移相控制回流功率电流应力

双向全桥dc-dc变换器的优化控制研究与实现

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电子器件 2018年第5期41卷 1159-1162页

作者：孙晓通李俊王其斌南京工业大学电气工程与控制科学学院南京211816

双向全桥dc-dc变换器是固态变压器的重要组成部分,双向全桥dc-dc变换器采用移相的控制方式,但简单的单移相控制方式下存在较大的回流功率,根据相关文献里提到的双重移相控制原理分析内移相占空比与传输功率和回流功率的关系。针对减小... 详细信息

双向全桥dc-dc变换器是固态变压器的重要组成部分,双向全桥dc-dc变换器采用移相的控制方式,但简单的单移相控制方式下存在较大的回流功率,根据相关文献里提到的双重移相控制原理分析内移相占空比与传输功率和回流功率的关系。针对减小甚至消除回流功率这一目标,对内移相占空比进行优化计算。最后搭建实验样机,将单移相控制和优化控制进行实验对比,实验结果证实该优化方法正确性和可行性,具有一定应用价值。

关键词：固态变压器双向全桥dc-dc变换器移相控制回流功率