摘要：多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。

摘要：电化学阻抗谱(EIS)是锂离子内部特性参数的外在表征,如何摆脱对专有设备的依赖,通过在线辨识得到EIS,尤其是低频段EIS对于准确地估计电池状态具有重要意义。该文以三元锂离子电池为研究对象,在电池管理系统和双向充放电机的协议框架下,设计了工况实验,利用阶梯信号和正弦信号的变换关系,提出了一种基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线辨识方法。分析了不同荷电状态(SOC)和不同数据采集间隔对于阻抗谱辨识结果的影响,对比了该方法相对于方波傅里叶分解法的优势,给出了满足辨识精度的最低采样要求。该方法通过现有配备的电池外围系统即可实现,有效地解决了工程应用中无法实现锂离子电池EIS低频段在线辨识的难题。

摘要：Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电感Buck变换器(SLBC)为例,在分析工作原理的基础上,指出该变换器在连续导通模式(CCM)下开关电感单元电流与负载电流间存在六种与电感和占空比密切相关的匹配关系,同时存在负调现象。在断续导通模式(DCM)下开关电感单元电流与负载电流间仅存在一种对应关系,且不存在负调现象。该文分别在CCM和DCM下使用状态空间平均法和全阶模型面积法建立SLBC的小信号模型,表明该变换器存在右半平面零点(RHPZ),系统特性类似于升压型DC-DC变换器。依据六种电流关系和RHPZ相对位置,给出电感、电容值的最佳选择区域,综合满足稳态纹波和动态响应需求。最后通过实验验证了该文理论分析的正确性。

摘要：单相电流源逆变器输出功率含有二倍频分量,使得直流侧功率存在二倍频波动,如果采用较小的储能电感,会产生较大的电感电流低频纹波,增大电感损耗,同时也不利于逆变器输出滤波电路的优化设计。针对这种情况,该文通过分析所设计的不对称型单相七电平电流源逆变器各电感电流在输出侧的功率分配情况,提出一种计及脉冲分配的功率前馈控制策略。仿真和实验结果表明,在满足储能电感轻量化的前提下,所提控制策略能够有效抑制电感电流低频纹波,减小输出电流低次谐波含量,验证所提逆变器和控制策略的正确性。

摘要：宽增益范围的双向非隔离型直流变换器在直流微网、电动汽车等领域有广泛应用。为进一步扩大双向非隔离型直流变换器的电压增益范围,提出了一种基于开关电感单元的双向四开关DC/DC变换器,可有效扩展输出电压增益范围。通过对3种稳态模式的分析,设计了一种基于增益判断的三模式控制方法,并基于单载波-双调制波的调制策略实现了系统在升压、升降压、降压3种模式之间的平稳切换。仿真与实验验证了所提变换器的宽输出增益范围和高转换效率,并通过输入电压变化验证三模式切换控制策略的有效性。

摘要：由于恒功率负载的负阻特性,导致DC-DC变换器难以在期望工作点上稳定工作,从而影响变换器并联系统稳定性。针对此问题,基于欧拉–拉格朗日模型,采用互联和阻尼注入的方法,设计改进的无源控制器,实现了变换器并联系统在大信号扰动下的稳定工作,但在大信号扰动下存在稳态误差。针对该问题,采用虚拟直流电机补偿控制,为变换器提供额外的惯性和阻尼,增强并联系统在大信号扰动时的鲁棒性,提升改进无源控制器的适应性。最后仿真和实验结果表明所提控制策略在实现变换器并联系统在大信号扰动下稳定工作的同时,能有效抑制输出电压的波动和稳态误差。相较于应在并联系统中的互联和阻尼分配的无源控制(interconnection and damping assignment passivity-based control,IDA-PBC),所提控制策略具有电压超调小,调节速度快及更好的动态特性。

摘要：针对多端直流输电系统潮流控制技术问题,提出了一种模块化多端口直流潮流控制器(MM-DPFC)。与现有DPFC相比,其在保留无需配备外部电源、输电线路功率双向可控以及多端口输出等优势的基础上,保证了DPFC各端口输出电压可基于本地进行独立控制,避免了传统多端口DPFC对输电系统主换流站直流输出电压调节的依赖,增强了其控制方式的灵活性与系统的可靠性。同时,其采用标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。文中首先详细分析了该控制器的拓扑结构与工作原理;然后,设计了相应的控制策略,保证了控制器的有效运行;最后,通过仿真与实验对其进行了多种工况下的验证。

摘要：研究了一种新型LCL谐振型双有源全桥双向DC-DC变换器。根据LCL谐振网络的基本特性,在双移相控制方式下,使得初、次级全桥的交流侧电压与电流同相位,实现了单位功率因数,基本可以消除双有源全桥变换器中普遍存在的回流功率。在时域波形分析的基础上,建立了各次谐波的交流等效模型,计算了各次谐波传输功率相对于基波传输有功功率的比值,并通过基波近似法进一步研究了变换器的功率传输特性。最后,设计了一台额定功率为3.6kW的实验样机,特征波形、回流功率的实验与分析结果吻合,并验证了其运行在宽负载电压和功率范围内的良好特性。

摘要：具备虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)调节能力的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以为电网提供额外的惯性和阻尼,提高UPFC在新能源输发电领域的竞争力。然而不匹配的换流器输出电压偏移角会增加设备制造成本和额外功率损耗。阐述了VSG型的统一潮流控制器系统,在讨论电压偏移角的大小对UPFC视在功率以及设计参数的影响后,分析了3种典型的电压偏移角控制方案的参数设计。提出了最小容量的参数设计方案以及在上述参数指标限制下以最小功率为目标的偏移角控制策略,并利用数学统计软件(statistical product and service solutions,SPSS)将离线计算得到的偏移角与电压峰值、频率的关系拟合成数学函数,达到简化实时运算的目的;设计了VSG型UPFC的额外储能环节容量参数。最后将提出的参数优化设计以及电压偏移角控制策略与3种典型的电压偏移角算法比较,证明了提出的方法可以进一步优化UPFC设计参数并降低视在功率。

摘要：相较电池储能系统的传统全功率直流转换方案,差额功率转换拓扑构架可以降低功率变换器设计容量、成本及运行损耗,提升锂电池能量存储性能。现有文献对差额功率储能系统容量优化设计、数学模型、可靠性对比及电池充放电特性的深入研究较少。为此,文章通过量化分析锂电池电压范围实现差额功率变换器容量优化设计,建立稳态电路模型及频域模型分析系统可控性、动态特性及稳定性。在此基础上,建立可靠性模型,对比不同储能系统平均失效时间,评价可靠性差异。仿真结果表明,差额功率储能方案可靠性高于传统全功率直流转换储能方案。最终,研制基于全桥移相双向DC-DC变换器的24V差额功率储能系统样机,通过10A恒流充放电实验,验证差额功率储能系统动态特性及充放电运行稳定性。