双向直流变换器

摘要： 电池储能系统中可采用电流源型隔离双向直流变换器作为蓄电池与直流母线之间的接口。为解决多个电流源型隔离双向直流变换器挂接在母线上产生的并联环流问题,提出一种基于直流母线端口电容的并联环流抑制方法。首先基于变换器的直流母线端口导纳,分析得到并联系统稳定和并联模块间电流均衡的通用条件;进而针对电流源半桥变换器的结构特点与控制策略,以及基于通用平均模型得到的变换器的开环传递函数,结合下垂控制的控制框图,分析推导电池储能模块的直流母线侧端口导纳表达式;通过将变换器的端口导纳代入并联系统稳定和并联模块间的电流均衡条件,发现变换器内在的LC谐振结构是并联环流存在的重要原因;最后分析直流母线端口电容对端口导纳的影响。仿真结果验证了所提环流抑制方法的正确性。

摘要： 针对电动汽车存在启停频繁、电池储能利用率不高的问题,对电动汽车用无刷直流电机驱动系统及其能量回馈进行了研究。通过开发实际的驱动系统装置进行试验研究,采用了前级双向直流变换器与后级三相逆变桥组合的两级变换拓扑结构,其中前级双向直流变换器实现电机调速及能量回馈电流的控制,后级三相逆变桥实现电子换相;同时采用带饱和限制PI控制策略实现电流、转速双闭环控制;进行了前级变换器处于Boost工作模式下的电动运行状态及能量回馈状态下的前级变换器控制策略的试验。试验结果表明,两级拓扑结构的驱动系统具有控制逻辑清晰、便于引入先进控制策略、转矩脉动低、调速范围广、在能量回馈制动时不易断流等特点。

摘要： 为了克服由可再生能源供电的单个直流微电网的不确定性问题,可将多个直流微电网通过互联变换器连接起来构成直流微电网互联系统。针对此系统,设计了一种用于连接不同电压等级直流微电网的两级式互联变换器。互联变换器前级采用三相LLC谐振变换器拓扑,起到电气隔离和功率高效传输的作用,同时变压器采用Y-Y连接方式减少了一次侧和二次侧的电压应力并降低了输出电流纹波;后级双向直流变换器采用交错技术,降低了开关损耗和导通损耗。最后,介绍了互联变换器的控制策略,在Matlab/Simulink中进行了建模仿真,仿真结果验证了所设计的变换器的正确性,并通过与DAB变换器的对比证实了在重载运行时所设计的互联变换器具有更高的运行效率。

摘要： 为了解决目前电动汽车充放电技术存在的车载动力蓄电池的充电器输入电压范围小,以及车载变换器和车载能量管理系统的利用率低等问题,提出一种新的基于车载宽增益双向直流变换器的多源电动汽车驻车充放电一体化方法。与常规的充放电方案相比,该方法不仅实现了常规的车载多能量源与车载直流母线和微网之间的能量交互,对所接入的直流微网进行“消峰填谷”,而且还降低了电动汽车充电器对充电输入电压等级的要求,同时还极大地拓宽了车载动力蓄电池的充电方式,大幅度提高了车载变换器、车载能量管理系统和动力电机的利用率。最后搭建了额定功率为1.2 kW的多源充放电系统的试验平台,通过三组典型的试验结果验证了所提出的驻车充放电一体化方法的合理性和可行性,可在未来的电动汽车充放电技术研究领域进一步推广实现。

摘要： 基于双向CLLC拓扑提出了一种采用氮化镓场效应晶体管(GaN FET)和平面磁集成技术的1 MHz半桥型高增益Multi-CLLC谐振变换器.该拓扑具有双向高增益特性和较高的功率密度,适用于分布式储能系统.分析了该变换器的工作原理、拓扑特点和参数设计方法.采用了平面磁集成技术,并提出了绕线及漏感分布改进方法.实验室研制了400 W样机,用于验证理论分析和参数设计的正确性,样机实现了最高92％的工作效率.

摘要： 针对电动汽车的多源系统应用背景,本文提出一种应用于超级电容的耦合电感式开关准Z源双向直流变换器.在传统的开关准Z源拓扑基础上,通过将开关准Z源网络中的电感进行耦合,从而减小所需的总电感量与磁芯体积,进一步提高变换器的功率密度.本文对电感耦合后的开关准Z源变换器进行了运行原理及稳态分析,对所提电感耦合方案进行了理论分析与参数设计,并与分离式电感进行了比较,最后通过样机实验验证了理论分析的正确性.

摘要： 基于一种适用于家庭储能的1 MHz双向Multi-CLLC直流变换器,提出了一种应用于高频变换器的平面变压器设计方法.该方法充分考虑了高频应用下的磁芯材料特性、磁路磁通相消原理和绕组趋肤效应、邻近效应的影响,对磁件设计具有重要意义.搭建了一台400 W的实验样机验证设计的合理性与可靠性,在额定工况下进行实验,实现了最高94％的工作效率.分析实验波形存在的问题,提出改进型分段气隙变压器结构,对低压侧三路输出不均的问题进行改善,并利用ANSYS Maxwell 3D瞬态场和涡流场求解器仿真验证了改进型结构在磁场分布、磁芯损耗和绕组损耗三方面的优化效果,证明了改进结构的可行性.

摘要： 双向CLLC谐振变换器是双向直流/直流(direct current,DC)变换器中一类重要拓扑,具有实现软开关频率范围宽、调压范围大、功率密度高等特点.本文从基本拓扑及工作原理、建模分析方法、控制策略和应用这几个方面,对双向CLLC谐振变换器的现有研究成果进行了总结,分析了现有的问题,并提出了未来研究重点.结论表明,双向CLLC谐振变换器仍处于关键技术研究和小容量样机试验阶段,其在储能领域具有广阔的应用前景,是高压大容量双向变换器拓扑的重要发展方向.

摘要： 针对分布式供电系统中的蓄电池接口,研究了一种新型的基于电流源半桥的双向直流变换器.简要阐述了变换器的工作原理,分析了在控制高低压侧正负脉冲宽度相等时的功率传递关系表达式以及软开关范围.为了拓宽了变换器的软开关范围,对高压侧功率管的控制方式进行了改进.基于saber软件搭建了变换器的仿真模型,进行了稳态以及动态仿真,并对仿真结果进行了分析.

摘要： 双向直流变换器配合蓄电池或超级电容等化学储能元件应用在具有直流母线支撑的系统中时,其主要控制目标为结合储能元件的荷电状态实现负载的稳定工作.对现有的控制方法进行了归纳和总结.详细分析了储能系统中双向直流变换器的双向切换原理,重点研究了采用带有方向信息的电感电流平均值作为电流内环,直流母线电压作为电压外环的双向控制方法.针对该控制方法存在的母线电压波动和电池频繁充放电的问题,阐述了相应的优化措施.

摘要： 本文介绍了航空电源系统的发展历程,提出了带有双向直流变换的270V高压直流电源系统的结构,详细分析了270V高压直流电源系统的控制方式,提出了适用于270V高压直流电源系统的双向直流变换器,研究了其母线宽范围控制和母线边界控制策略,采用这种控制方式双向直流变换器及储能为航空电源系统提供了很好的功率和母线电压支撑.

摘要： 分析了推挽全桥双向DC-DC变换器升压和降压的工作原理,讨论了变换器中高频变压器和滤波电感的设计方法,在MATLAB中搭建了推挽全桥双向DC-DC变换器模型,通过仿真验证了变换器的双向变换性能,但变换器工作过程中存在较大电压尖峰,为此在开关管上增加RCD吸收电路以减小电压尖峰,讨论了缓冲电路参数变化对电压尖峰和通态损耗的影响,并据此确定了缓冲电路元件参数的选取原则,通过仿真验证了理论分析的正确性.

摘要： 随着城市轨道交通的迅速发展，再生制动能量如何回收已成为地铁运营成本的重要课题。针对轨道交通车辆再生能量回馈的特点，本论文提出一种新型能量回馈方案，即超级电容储能＋双向直流变换器＋三相变流器回馈电网，该方案充分利用了地铁再生制动能量。并对直流变换器控制和并网控制进行研究，仿真结果验证了该方案的正确性和可行性。

摘要： 本文主要研究了一种隔离型的双向直流变换器--推挽全桥双向直流变换器,该变换器结构简单,适用于电压传输比较大,高功率场合.文章对该双向直流变换器的两种工作模式进行了分析;研究了开关管上电压尖峰形成的原因,基于电压尖峰问题提出了几种解决方案,最后采用了RCD缓冲电路,并分析了缓冲电路的工作原理,最后给出了电路的主参数设计和实验波形.

摘要： 隔离式双向双有源全桥DC/DC变换器(DAB)能适应高压高功率密度的应用场合,易于实现软开关和电路的高频隔离,因此在需要功率双向流动的大功率场合下备受关注.移相控制方式是双有源全桥较为简单和常用的控制方式,在该控制方式下,DAB的软开关范围受到一定的限制,特别是在轻载时,需要结合输入输出条件及一定的控制策略才能实现全范围软开关.本文针对260-400V宽直流母线电压的直流供电系统,详细分析了DAB变换器在移相控制方式下的工作原理,并给出了传输功率和软开关等工作特性,设计了以浮点型DSP TMS320F28335为数字控制核心的3kW样机,并进行了实验研究.实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能够实现能量的双向流动,可用于260-400V宽母线电压的直流供电系统中.

摘要： 隔离式双向双有源全桥DC/DC变换器(DAB)能适应高压高功率密度的应用场合,易于实现软开关和电路的高频隔离,因此在需要功率双向流动的大功率场合下备受关注.移相控制方式是双有源全桥较为简单和常用的控制方式,在该控制方式下,DAB的软开关范围受到一定的限制,特别是在轻载时,需要结合输入输出条件及一定的控制策略才能实现全范围软开关.本文针对260-400V宽直流母线电压的直流供电系统,详细分析了DAB变换器在移相控制方式下的工作原理,并给出了传输功率和软开关等工作特性,设计了以浮点型DSP TMS320F28335为数字控制核心的3kW样机,并进行了实验研究.实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能够实现能量的双向流动,可用于260-400V宽母线电压的直流供电系统中.

摘要： 隔离式双向双有源全桥DC/DC变换器(DAB)能适应高压高功率密度的应用场合,易于实现软开关和电路的高频隔离,因此在需要功率双向流动的大功率场合下备受关注.移相控制方式是双有源全桥较为简单和常用的控制方式,在该控制方式下,DAB的软开关范围受到一定的限制,特别是在轻载时,需要结合输入输出条件及一定的控制策略才能实现全范围软开关.本文针对260-400V宽直流母线电压的直流供电系统,详细分析了DAB变换器在移相控制方式下的工作原理,并给出了传输功率和软开关等工作特性,设计了以浮点型DSP TMS320F28335为数字控制核心的3kW样机,并进行了实验研究.实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能够实现能量的双向流动,可用于260-400V宽母线电压的直流供电系统中.

摘要： 隔离式双向双有源全桥DC/DC变换器(DAB)能适应高压高功率密度的应用场合,易于实现软开关和电路的高频隔离,因此在需要功率双向流动的大功率场合下备受关注.移相控制方式是双有源全桥较为简单和常用的控制方式,在该控制方式下,DAB的软开关范围受到一定的限制,特别是在轻载时,需要结合输入输出条件及一定的控制策略才能实现全范围软开关.本文针对260-400V宽直流母线电压的直流供电系统,详细分析了DAB变换器在移相控制方式下的工作原理,并给出了传输功率和软开关等工作特性,设计了以浮点型DSP TMS320F28335为数字控制核心的3kW样机,并进行了实验研究.实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能够实现能量的双向流动,可用于260-400V宽母线电压的直流供电系统中.

摘要： 本发明公开了直流-直流变换器和用于直流-直流变换器的控制器。本发明公开了一种用于防止直通电流导致理想二极管误操作的DC-DC变换器。用于接收输入电压的第一晶体管与理想二极管相连，该理想二极管包括第二晶体管和比较器，该比较器用于检测流经第二晶体管的电流并且产生检测信号。控制电路产生用于导通和关断所述第一晶体管的开关信号，以保持输出电压为恒值。脉冲发生电路产生脉冲信号用于在所述第一晶体管导通之前关断所述第二晶体管，并且在从所述第一晶体管导通之时起的一预定时间段内保持所述第二晶体管关断。错误操作防止电路产生控制信号，该控制信号用于从所述第二晶体管关断之时到所述第一晶体管导通之时保持所述第二晶体管关断。

摘要： 本发明公开了一种用于防止直通电流导致理想二极管误操作的DC-DC变换器。用于接收输入电压的第一晶体管与理想二极管相连，该理想二极管包括第二晶体管和比较器，该比较器用于检测流经第二晶体管的电流并且产生检测信号。控制电路产生用于导通和关断所述第一晶体管的开关信号，以保持输出电压为恒值。脉冲发生电路产生脉冲信号用于在所述第一晶体管导通之前关断所述第二晶体管，并且在从所述第一晶体管导通之时起的一预定时间段内保持所述第二晶体管关断。错误操作防止电路产生控制信号，该控制信号用于从所述第二晶体管关断之时到所述第一晶体管导通之时保持所述第二晶体管关断。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、变压器、电压检测单元以及控制单元，所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有第一电容，所述变压器的副边绕组的中间抽头与所述负母线之间串联连接有第二电感和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述控制单元在能量由第一外接端子流向第二外接端子时，根据所述第二外接端子电压调整输出到第一斩波单元的控制端的脉冲宽度调制信号的占空比，直到所述电压检测单元测得的电压达到预设值。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、第一电感、第二电感、变压器以及控制单元，所述第一斩波单元连接到第一外接端子；所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有串联连接的第一电容和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述第一电容和第二电容的连接点经由所述第二电感连接到变压器的副边绕组的中间抽头；所述控制单元根据电压增益生成具有目标占空比的脉冲宽度调制信号并输出到第二斩波单元的控制端。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、变压器、检测单元以及控制单元，所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有第一电容，所述变压器的副边绕组的中间抽头和负母线之间具有串联连接的第二电感和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述控制单元在能量由第二外接端子流向第一外接端子时，根据第一外接端子电压调整输出到第二斩波单元的控制端的脉冲宽度调制信号的占空比，直到第一外接端子电压达到预设值。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本发明涉及一种双向直流变换电路、双向直流变换器和电器设备，包括低压输入输出设备、升降压设备、高压输入输出设备、防反器件、开关电源和控制设备；低压输入输出设备或高压输入输出设备得电后，均能够对开关电源进行供电，使开关电源对控制设备提供电压；控制设备控制升降压设备工作，使得升降压设备的低压端存在低压电、升降压设备的高压端存在高压电，升降压设备的低压端与升降压设备的高压端之间的防反器件断开，由升降压设备的高压端对开关电源供电，以维持升降压设备的当前工作模式。采用本发明的技术方案，能够减少开关电源的数量，进而能够减少直流双向变换器的电器元件，降低电路复杂度，提高直流双向变换器的集成度。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、变压器、电压检测单元以及控制单元，所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有第一电容，所述变压器的副边绕组的中间抽头与所述负母线之间串联连接有第二电感和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述控制单元在能量由第一外接端子流向第二外接端子时，根据所述第二外接端子电压调整输出到第一斩波单元的控制端的脉冲宽度调制信号的占空比，直到所述电压检测单元测得的电压达到预设值。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、变压器、检测单元以及控制单元，所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有第一电容，所述变压器的副边绕组的中间抽头和负母线之间具有串联连接的第二电感和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述控制单元在能量由第二外接端子流向第一外接端子时，根据第一外接端子电压调整输出到第二斩波单元的控制端的脉冲宽度调制信号的占空比，直到第一外接端子电压达到预设值。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本发明提供了一种双向直流变换器及双向直流变换控制方法，所述双向直流变换器包括第一斩波单元、第二斩波单元、第一电感、第二电感、变压器以及控制单元，所述第一斩波单元连接到第一外接端子；所述第二斩波单元连接到正母线和负母线；所述正母线和负母线之间具有串联连接的第一电容和第二电容，且所述第二电容的两端连接到第二外接端子；所述第一电容和第二电容的连接点经由所述第二电感连接到变压器的副边绕组的中间抽头；所述控制单元根据电压增益生成具有目标占空比的脉冲宽度调制信号并输出到第二斩波单元的控制端。本发明可使双向直流变换器在拥有较大的传输比变化范围时保证能量的高效率传输。

摘要： 本实用新型涉及一种双向直流变换电路、双向直流变换器和电器设备，包括低压输入输出设备、升降压设备、高压输入输出设备、防反器件、开关电源和控制设备；低压输入输出设备或高压输入输出设备得电后，均能够对开关电源进行供电，使开关电源对控制设备提供电压；控制设备控制升降压设备工作，使得升降压设备的低压端存在低压电、升降压设备的高压端存在高压电，升降压设备的低压端与升降压设备的高压端之间的防反器件断开，由升降压设备的高压端对开关电源供电，以维持升降压设备的当前工作模式。采用本实用新型的技术方案，能够减少开关电源的数量，进而能够减少直流双向变换器的电器元件，降低电路复杂度，提高直流双向变换器的集成度。