双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关Al...双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关All-ZVS(zero voltage switching)的控制变量约束条件,得到实现All-ZVS的可行域。在此基础上与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出一种电流有效值准最优化的All-ZVS控制策略。该策略在全功率范围和双向功率传输下改善了器件的工作条件,在减小导通损耗的前提下进一步消除了开关损耗,大大提高了效率,在低功率段的效率提升尤为明显,有利于进一步提升变换器的开关频率和功率密度。最后搭建实验平台进行验证,实验结果验证了理论分析的有效性。展开更多
高压直挂电池储能系统(battery energy storage system,BESS)采用H桥电路串联的方法升高电压后接入电网,将电池簇分散接入级联H桥变换器的直流侧,具有高度模块化的结构,对比低压方案具有单机容量大、效率高、响应速度快等明显优势。高...高压直挂电池储能系统(battery energy storage system,BESS)采用H桥电路串联的方法升高电压后接入电网,将电池簇分散接入级联H桥变换器的直流侧,具有高度模块化的结构,对比低压方案具有单机容量大、效率高、响应速度快等明显优势。高压直挂BESS若能兼具无功补偿能力,实现系统四象限运行,将具有更大的成本优势和经济效益。电池簇接单相H桥变换器的结构,使得系统运行在高比例无功补偿工况时,电池簇电流在一个二倍基频的周期中会出现两次反向,导致电池运行在高频充放电的工况,这会对电池寿命和电池状态监测造成较大的影响。为解决这一问题,提出一种基于零序电压注入的高比例无功补偿控制方法,避免了二倍基频脉动电流对电池进行高频充放电,再通过优化零序电压的幅值和相位,最大程度上降低对电池的影响。展开更多
作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分...作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。展开更多
高频隔离型双向直流变换器是级联电池储能系统的关键部件,应当满足宽电压增益范围、高工作效率的要求。在级联电池储能系统中,针对双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽增益范围下由于回流功率及开关时刻大电流导致效率降低的问...高频隔离型双向直流变换器是级联电池储能系统的关键部件,应当满足宽电压增益范围、高工作效率的要求。在级联电池储能系统中,针对双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽增益范围下由于回流功率及开关时刻大电流导致效率降低的问题,在三移相(TPS)调制策略的基础上,提出一种以总损耗为优化目标,基于内点法的优化调制策略。构建了DAB在不同增益下统一的损耗模型,在保证开关管软开通(ZVS)的基础上,根据不同的电池输出电压(OCV),利用内点法得到移相角的最优值。分析电感值与开关频率对整个电压增益范围平均效率的影响,为电路参数设计提供参考。同时,构建5 kW小功率实验平台,验证了优化调制策略的有效性。展开更多
文摘双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关All-ZVS(zero voltage switching)的控制变量约束条件,得到实现All-ZVS的可行域。在此基础上与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出一种电流有效值准最优化的All-ZVS控制策略。该策略在全功率范围和双向功率传输下改善了器件的工作条件,在减小导通损耗的前提下进一步消除了开关损耗,大大提高了效率,在低功率段的效率提升尤为明显,有利于进一步提升变换器的开关频率和功率密度。最后搭建实验平台进行验证,实验结果验证了理论分析的有效性。
文摘高压直挂电池储能系统(battery energy storage system,BESS)采用H桥电路串联的方法升高电压后接入电网,将电池簇分散接入级联H桥变换器的直流侧,具有高度模块化的结构,对比低压方案具有单机容量大、效率高、响应速度快等明显优势。高压直挂BESS若能兼具无功补偿能力,实现系统四象限运行,将具有更大的成本优势和经济效益。电池簇接单相H桥变换器的结构,使得系统运行在高比例无功补偿工况时,电池簇电流在一个二倍基频的周期中会出现两次反向,导致电池运行在高频充放电的工况,这会对电池寿命和电池状态监测造成较大的影响。为解决这一问题,提出一种基于零序电压注入的高比例无功补偿控制方法,避免了二倍基频脉动电流对电池进行高频充放电,再通过优化零序电压的幅值和相位,最大程度上降低对电池的影响。
文摘作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。
文摘高频隔离型双向直流变换器是级联电池储能系统的关键部件,应当满足宽电压增益范围、高工作效率的要求。在级联电池储能系统中,针对双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在宽增益范围下由于回流功率及开关时刻大电流导致效率降低的问题,在三移相(TPS)调制策略的基础上,提出一种以总损耗为优化目标,基于内点法的优化调制策略。构建了DAB在不同增益下统一的损耗模型,在保证开关管软开通(ZVS)的基础上,根据不同的电池输出电压(OCV),利用内点法得到移相角的最优值。分析电感值与开关频率对整个电压增益范围平均效率的影响,为电路参数设计提供参考。同时,构建5 kW小功率实验平台,验证了优化调制策略的有效性。
