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电力系统自动化 2017年第22期41卷 109-115页

作者：阚加荣冯赛非吴云亚谢少军汤雨盐城工学院电气工程学院江苏省盐城市224051 南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

为满足微逆变器高加权效率的要求,提出了一种适用于光伏微逆变器的柔性拓扑DC/DC变换器。柔性变换器包含两种工作模式,分别是改进双管正激工作模式与桥式工作模式,介绍了各自的工作原理,给出了变换器中变比与缓冲电感的设计准则。根据... 详细信息

为满足微逆变器高加权效率的要求,提出了一种适用于光伏微逆变器的柔性拓扑DC/DC变换器。柔性变换器包含两种工作模式,分别是改进双管正激工作模式与桥式工作模式,介绍了各自的工作原理,给出了变换器中变比与缓冲电感的设计准则。根据两种工作模式下的开关损耗、导通损耗、驱动损耗以及铁芯损耗分析,确定了柔性变换器两种工作模式的切换阈值大小,并得到了变换器的占空比预计算与闭环微调相结合的控制策略。实验结果证明所提柔性变换器性能优良,并具有较高的加权效率。

关键词：微逆变器柔性拓扑改进双管正激模式桥式模式损耗分析

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宽输入范围DC/DC变换器及其效率提升方法研究

宽输入范围DC/DC变换器及其效率提升方法研究

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作者：刘树峰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

DC/DC变换器被广泛应用在我们日常生活中的各个领域,发挥着举足轻重的作用。在一些特殊应用领域,如新能源发电、矿井供电、军工设备供电等都要求DC/DC变换器具备适应宽输入电压范围的要求。当DC/DC变换器输入范围变宽时,会导致损耗增加... 详细信息

DC/DC变换器被广泛应用在我们日常生活中的各个领域,发挥着举足轻重的作用。在一些特殊应用领域,如新能源发电、矿井供电、军工设备供电等都要求DC/DC变换器具备适应宽输入电压范围的要求。当DC/DC变换器输入范围变宽时,会导致损耗增加,散热需求增大,效率、功率密度、寿命与可靠性降低等诸多不利影响。为此,本文对宽输入范围DC/DC变换器及其效率提升方法进行了研究。本文采用四开关Buck-Boost(Four-Switch Buck-Boost,FSBB)作为宽输入范围DC/DC变换器主电路拓扑,详细阐述了FSBB的基本推导、工作原理、增益特性;对FSBB变换器的控制方法进行了详细研究,对FSBB的对管同步控制、双沿控制、交错控制等五种硬开关控制方法以及软开关对管同步控制、ZVS BuckBoost控制、改进ZVS Buck-Boost控制三种软开关控制方法的驱动时序、软开关实现条件、工作模态进行了分析;以提高FSBB变换器直接功率比重为准则,采用理论分析和损耗建模相结合的方法确定了宽输入范围下实现FSBB变换器效率最优的三模式控制策略;对三种模式下FSBB变换器建立了小信号模型进行闭环控制器设计,并使用PLECS软件进行闭环仿真对三种模式下系统的静态特性和动态特性进行测试来验证控制器参数设计的正确性。最后制作了一台50-400V输入,200V/2A输出的实验样机,在1:8的宽输入范围下对FSBB变换器进行了基本功能验证、三模式切换、软开关实现、效率测试等实验,验证本文理论分析和设计的正确性。

关键词：宽输入范围高效率软开关柔性拓扑变频控制

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面向锂电储能系统的一致性建模与管控方法研究

面向锂电储能系统的一致性建模与管控方法研究

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作者：常国义西安理工大学

学位级别：硕士

在全球电动汽车市场爆发式增长和储能技术广泛应用的趋势下,锂离子电池凭借其卓越的电化学性能已成为储能技术的主流选择。然而,在大规模集成使用场景中,电池组内部由于制造公差、工况差异等因素引发的荷电状态(State of Charge,SOC)不... 详细信息

在全球电动汽车市场爆发式增长和储能技术广泛应用的趋势下,锂离子电池凭借其卓越的电化学性能已成为储能技术的主流选择。然而,在大规模集成使用场景中,电池组内部由于制造公差、工况差异等因素引发的荷电状态(State of Charge,SOC)不一致性问题日益凸显,不仅严重影响了储能系统的整体性能表现和安全性,而且还极大地限制了其最大容量的有效利用。在此背景下,本文开展了锂离子电池储能系统在电动汽车和新能源并网应用中一致性建模与管控方法研究。旨在通过综合分析和实验验证,找出影响电池组一致性的关键因素,并提出相应的优化策略。本文期望通过优化电池组成组及柔性重组等措施,来降低电池组内部的不一致性,进而提升储能系统的整体性能、安全性和容量利用率,为电动汽车和新能源并网应用提供更为可靠、高效的储能解决方案。主要研究内容如下:(1)针对现有一致性评价方法特征单一、缺乏动态适应性问题,提出了多特征信息融合的电池组一致性评价与预测方法。首先,在等效电路模型的基础上,提出了一种自适应遗忘因子递推最小二乘(Adaptive Forgetting Factor Recursive Least Squares,AFFRLS)参数辨识算法。其次,依据电动汽车运行数据,将欧姆电阻、极化电阻和开路电压确定为特征参数。再次,采用灰色关联分析(Grey Relation Analysis,GRA)计算特征的离散度并通过CRITIC-G1方法权重分配,建立了电池组一致性衰减模型。此外,利用布谷鸟(Cuckoo Search,CS)算法优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法建立了电压特征与电池组一致性之间的映射模型,评估和预测了电池参数的一致性分布。最后,验证了所提出方法的合理性和有效性。(2)针对现有退役电池梯次利用中一致性配组方式精度不足、效率较低、灵活性受限等缺陷,提出了一种基于SOC一致性匹配的电池重组方案。首先,建立了一种基于SOC一致性匹配准则,并将其推广于串并联混合拓扑,强调了策略在复杂拓扑配置中的普适性和精准性。其次,建立了一种基于模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)的电池重组优化算法,有效减少了计算资源消耗,确保在计算效率的显著提升同时,保持了电池组重组结果的高一致性。最后,通过实验验证了所提出方法能够显著提高重组电池组的性能一致性和整体容量利用率。(3)针对传统均衡方案需要停机执行问题,本研究提出了一种基于能量路径规划的电池系统带载均衡方案。首先,设计了一种具有高度灵活性和容错性的柔性拓扑。其次,为便于数学表达,将电池拓扑抽象为有向图模型。再次,利用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法实现了电池组的连接拓扑结构和能量路径的动态优划,有效地减少了开关损耗。然后,讨论了不同工作模式下算法的调整策略。最后通过硬件在环实验,验证了所提出方法提升了储能系统的最大容量利用效率,并增强了系统在不同工况下的适应性和可靠性。

关键词：锂离子电池一致性储能系统梯次利用柔性拓扑

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