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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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作者 孙标广 李静争 张迁迁 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期1263-1272,共10页
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... 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,该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,发现该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。 展开更多
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
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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 被引量:1
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作者 孙标广 李静争 +2 位作者 张迁迁 杨泽昆 邓旭哲 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期39-48,共10页
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... 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。 展开更多
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
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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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作者 孙标广 李静争 邓旭哲 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期107-118,共12页
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、... 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。 展开更多
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
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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 被引量:88
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作者 程红 高巧梅 +2 位作者 朱锦标 杨小康 王聪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期245-253,共9页
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... 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。 展开更多
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
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双向全桥DC-DC变换器的回流功率特性分析 被引量:5
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作者 张国荣 罗闰三 +2 位作者 解润生 李智 张慧丽 《电气传动》 北大核心 2019年第1期33-38,共6页
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... 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。 展开更多
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
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双向全桥DC-DC变换器的负载电流前馈控制方法 被引量:44
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作者 侯聂 宋文胜 武明义 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2478-2485,共8页
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... 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。 展开更多
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
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双向全桥DC-DC变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算 被引量:39
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作者 陈彬 李琳 赵志斌 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期123-133,共11页
精确预估非正弦波激励下高频变压器绕组与磁心损耗、研究不同模态下变压器损耗的变化趋势,对于电力电子变压器(PET)精细化设计至关重要。在对PET中间级——隔离式双向全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立变换器的近似等效电... 精确预估非正弦波激励下高频变压器绕组与磁心损耗、研究不同模态下变压器损耗的变化趋势,对于电力电子变压器(PET)精细化设计至关重要。在对PET中间级——隔离式双向全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立变换器的近似等效电路模型,得到一种适用于隔离式双向全桥DC-DC变换器中高频变压器绕组损耗计算方法。在计算方波、梯形波电压激励下的磁心损耗时,推导出修正的Steinmetz经验公式简化解析计算式,引入仅与占空比和上升时间有关的修正系数,据此可直接利用正弦波激励下的损耗系数,快速获取典型工作模态下磁心损耗。设计制作一台1.2k V/0.3k V/5k V·A非晶合金磁心高频变压器试验模型,将所提方法的计算结果与有限元仿真和试验测量结果对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 隔离式双向全桥dc-dc变换器 高频变压器 非正弦波 绕组损耗 磁心损耗
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基于双向全桥DC-DC变换器增广状态控制系统研究 被引量:2
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作者 王博洋 魏立彬 +1 位作者 张宇 彭朝阳 《电气传动》 北大核心 2017年第11期25-30,共6页
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... 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。 展开更多
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
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双向全桥DC-DC变换器的优化控制研究与实现 被引量:1
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作者 孙晓通 李俊 王其斌 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第5期1159-1162,共4页
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... 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。 展开更多
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
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双向全桥DC-DC变换器回流功率与软开关双重优化策略研究
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作者 闫其路 李梅 徐宏斌 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2021年第3期35-39,共5页
在双向全桥DC-DC变换器中,回流功率与功率开关管软开关行为直接影响变换器的功率传输性能。以隔离型双向全桥DC-DC变换器为研究对象,分析变换器采用双重移相控制的工作原理,推导出回流功率和软开关行为特性与变换器移相角之间的关系。... 在双向全桥DC-DC变换器中,回流功率与功率开关管软开关行为直接影响变换器的功率传输性能。以隔离型双向全桥DC-DC变换器为研究对象,分析变换器采用双重移相控制的工作原理,推导出回流功率和软开关行为特性与变换器移相角之间的关系。为了减小回流功率、实现软开关,在双重移相控制基础上,提出一种将系统传输功率分为两段,面向回流功率与开关管软开关的优化策略。在MATLAB/Simulink平台上搭建变换器模型,将分段优化策略与单移相控制对比仿真,结果表明:相比单移相控制,分段优化在第一段优化中将回流功率降到0,实现软开关;第二段优化将回流功率峰值降低约66%。 展开更多
关键词 双向全桥dc-dc变换器 回流功率 软开关 分段优化
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基于输入串联输出并联的双向全桥串联谐振DC-DC变换器系统控制策略研究 被引量:20
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作者 杨博 葛琼璇 +1 位作者 赵鲁 周志达 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期2574-2584,共11页
对基于输入串联输出并联(ISOP)的双向全桥串联谐振DC-DC变换器(DBSRC)系统的控制策略进行研究。采用周期平均法构建DBSRC及其ISOP级联系统的小信号模型及对应传递函数,其中各DBSRC子模块输入电压均受其他模块移相角影响。为了实现子模... 对基于输入串联输出并联(ISOP)的双向全桥串联谐振DC-DC变换器(DBSRC)系统的控制策略进行研究。采用周期平均法构建DBSRC及其ISOP级联系统的小信号模型及对应传递函数,其中各DBSRC子模块输入电压均受其他模块移相角影响。为了实现子模块输入电压的均衡,提出一种差分输入电压均压(DIVS)控制策略,该策略实现了系统控制框图中输出电压环和输入均压环的解耦控制。相比传统输入均压控制策略,该策略所需的通信数据量较少,具有较高的动态响应性能。最后,通过仿真和12kW样机的实验结果验证了DBSRC小信号模型的准确性及DIVS控制策略的有效性和优越性。 展开更多
关键词 输入串联输出并联 双向全桥串联谐振dc-dc变换器 小信号模型 差分输入电压
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双向有源全桥DC-DC变换器电流源模式的快速动态响应控制方法 被引量:10
12
作者 杨柯欣 宋文胜 +1 位作者 安峰 侯聂 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期2439-2447,共9页
电流源在电池充电系统中有着广泛的应用,而变换器的动态特性是能量转换系统的一个重要指标。该文以双向有源型全桥DC-DC变换器作为研究对象,以单相移控制为例,以提高变换器工作在电流源模式时的动态性能为目标,提出一种基于输入电压前... 电流源在电池充电系统中有着广泛的应用,而变换器的动态特性是能量转换系统的一个重要指标。该文以双向有源型全桥DC-DC变换器作为研究对象,以单相移控制为例,以提高变换器工作在电流源模式时的动态性能为目标,提出一种基于输入电压前馈的输出电流控制方法。并且分析该方法对电感参数的依赖性以及控制系统的稳定性。最后在基于TMS20F28335控制器的实物试验台上对所提出的基于输入电压前馈的输出电流控制方法和传统输入电压前馈控制进行对比验证。实验结果表明:在输入电压突变时,输出电流基本保持不变,显著的提高了变换器对输入电压变化的动态性能;在负载突变和给定突变时,变换器的响应速度是传统输入电压前馈控制的2倍,并且对电感参数偏差不敏感。 展开更多
关键词 电流源 双向有源全桥dc-dc变换器 动态特性 混合控制
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基于GaN HEMT的双向DC-DC变换器系统损耗分析 被引量:3
13
作者 高圣伟 祁树岭 +2 位作者 孙醒涛 贺琛 董晨名 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期61-68,共8页
为减小氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的全桥双向DC-DC变换器(DAB)系统损耗模型与实际运行损耗所存在的偏差,考虑GaN HEMT中寄生参数对DAB系统动态开关过程的影响,建立了精细化DAB系统损耗模型;在单移相控制(SPS)工作模式下,分析了... 为减小氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的全桥双向DC-DC变换器(DAB)系统损耗模型与实际运行损耗所存在的偏差,考虑GaN HEMT中寄生参数对DAB系统动态开关过程的影响,建立了精细化DAB系统损耗模型;在单移相控制(SPS)工作模式下,分析了GaN HEMT的开关损耗、通态损耗、隔离变压器以及电感损耗,给出了不同工作阶段GaN HEMT的通态损耗、变压器的铜损耗和铁损耗的计算方法;搭建了DAB系统损耗模型仿真系统。实验结果表明:所建立的精细化损耗模型较实验损耗仅差约0.71%,可用于系统实际损耗的分析。 展开更多
关键词 全桥双向dc-dc变换器 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT) 寄生参数 单移相控制 损耗分析
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基于双重移相控制的DC-DC变换器系统代码生成技术研究 被引量:1
14
作者 伏永浩 蒋赢(指导) 郑春生 《上海电机学院学报》 2020年第2期87-92,共6页
在双向全桥DC-DC变换器的控制系统中,主要使用数字信号处理(DSP)作为控制器,但是传统的DSP开发过程存在时间长、编程复杂等问题。针对这些问题,提出了一种将Matlab和CCS相结合的方式来快速生成代码。针对双重移相(DPS)控制算法的开发,... 在双向全桥DC-DC变换器的控制系统中,主要使用数字信号处理(DSP)作为控制器,但是传统的DSP开发过程存在时间长、编程复杂等问题。针对这些问题,提出了一种将Matlab和CCS相结合的方式来快速生成代码。针对双重移相(DPS)控制算法的开发,分析了DPS策略下双向DC-DC变换器的工作原理,给出了算法模型的建立过程并将程序下载到DSP控制的双向全桥DC-DC变换器中进行测试。研究表明,通过基于模型设计的规范流程,可以实现DSP程序的设计及双向全桥DC-DC变换器系统的开发;采用基于模型的设计方法可减小代码开发难度和开发时间,从而将更多的时间用在算法设计上并提高产品开发速度。 展开更多
关键词 双向全桥dc-dc变换器 数字信号处理 双重移相控制 控制策略 算法模型 基于模型设计
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一种电力电子变压器的控制策略研究 被引量:7
15
作者 武琳 王兰香 +1 位作者 李赫 王红仁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期78-84,共7页
对一种基于双向DC-DC变换器的电力电子变压器进行了深入分析,针对现有电力电子变压器整流侧所采用基于D-Q变换均压控制算法复杂的问题,提出一种基于电压排序的直流电容电压平衡控制算法,无需单相D-Q变换,简化了控制结构,提高了均压控制... 对一种基于双向DC-DC变换器的电力电子变压器进行了深入分析,针对现有电力电子变压器整流侧所采用基于D-Q变换均压控制算法复杂的问题,提出一种基于电压排序的直流电容电压平衡控制算法,无需单相D-Q变换,简化了控制结构,提高了均压控制效果。针对现有电力电子变压器多DC-DC单元并联的功率均衡控制所需要信号采样多的问题,提出一种不需要电流采样DC-DC单元并联均功率控制策略,减小了采集信号数量。仿真和实验结果验证了文中所提出控制策略有效性。 展开更多
关键词 电力电子变压器 双向全桥dc-dc变换器 均压控制 均功率控制 全球能源互联网
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