针对能量路由器中双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器的传输效率不高、电流应力大和动态性能不佳的问题,提出一种基于最小变压器漏感电流与全功率范围开关器件零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)相结合的三重移相(Triple Phas...针对能量路由器中双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器的传输效率不高、电流应力大和动态性能不佳的问题,提出一种基于最小变压器漏感电流与全功率范围开关器件零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)相结合的三重移相(Triple Phase Shift,TPS)控制方法。该方法通过对TPS调制下DAB变换器的漏感电流特性、传输功率特性和软开关特性进行分析,推导出三个控制变量(D_(1),D_(2),D_(φ))间的最优关系表达式,优化了传统TPS控制,根据负载情况,灵活切换控制模式,使得所有开关器件均实现ZVS和电感电流有效值最小。仿真实验结果证明了所提控制策略的有效性及正确性。展开更多
传统的单移相控制下,当电压传输比不等于1时,双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器的部分开关管在轻载状态下会失去零电压开通的特性,从而造成开关损耗的增加。三重移相控制引入了内部移相角,比传统的移相控制多两个自由度,使...传统的单移相控制下,当电压传输比不等于1时,双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器的部分开关管在轻载状态下会失去零电压开通的特性,从而造成开关损耗的增加。三重移相控制引入了内部移相角,比传统的移相控制多两个自由度,使控制具有更大的灵活性。在三重移相控制的基础上,提出一种改善DAB特性的优化调制策略,使所有开关管在全功率范围内具有软开关的特性,并且能够减小轻载状态下变换器的电流应力和导通损耗,从而提高了变换器的效率。此外,提出的求解最优控制量的算法具有广泛的适用性,可以扩展至DAB变换器其他的最优化问题。实验结果验证了所提出调制策略的有效性。展开更多
以无工频牵引变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。首先,全面地分析和归纳全桥隔离DC/DC变换器系统中存在回流功率的现象,定义电源侧回流功率和负载侧回流功率,为同时限制变换器两端回流功率提出一...以无工频牵引变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。首先,全面地分析和归纳全桥隔离DC/DC变换器系统中存在回流功率的现象,定义电源侧回流功率和负载侧回流功率,为同时限制变换器两端回流功率提出一种三重相移控制方法。然后,在此基础上,给出最小回流功率控制算法。同时,为了减小变换器启动时的冲击电流,给出一种全桥隔离DC/DC变换器软启动控制方法。最后,研制了1.5 k W小功率实验平台并进行实验验证,实验结果表明,该软启动方法可有效地减小变换器启动时的电流冲击,所提出的三重相移控制方法相对于传统相移控制方法和双重相移控制方法显著提高了系统效率。展开更多
该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,...该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,通过揭示控制量的扰动对于传输功率及电感电流有效值的影响,提出针对电流有效值的全局最优化条件,统一不同功率段和不同工作模式的优化问题。全局最优化条件的解即为电感电流有效值最小的控制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。展开更多
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
针对三重移相(triplephaseshift,TPS)控制下双有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器定参数控制不能适应输入电压宽范围变化,参数不匹配导致漏感电流增大的问题,该文以漏感电流有效值最小为控制目标,提出一种变参数控制策略。通过对...针对三重移相(triplephaseshift,TPS)控制下双有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器定参数控制不能适应输入电压宽范围变化,参数不匹配导致漏感电流增大的问题,该文以漏感电流有效值最小为控制目标,提出一种变参数控制策略。通过对变换器工作模式的划分及各个模式下功率特性和软开关特性的分析,推导出等效电压变比全范围变化时控制变量间统一最优关系式。该控制策略实时计算等效电压变比,利用统一最优关系式,在输入电压变化时实时更新控制变量,使得变换器参数始终匹配,漏感电流有效值最小,所有开关管在全功率范围和宽电压范围内实现软开关。最后,基于SiC器件建立15k WDAB变换器实验平台,实验结果验证了所提控制策略在2倍输入电压范围内均满足电流有效值最小的控制目标,整机效率在大范围内达到95%以上,最高效率达到97.4%。展开更多
文摘针对能量路由器中双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器的传输效率不高、电流应力大和动态性能不佳的问题,提出一种基于最小变压器漏感电流与全功率范围开关器件零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)相结合的三重移相(Triple Phase Shift,TPS)控制方法。该方法通过对TPS调制下DAB变换器的漏感电流特性、传输功率特性和软开关特性进行分析,推导出三个控制变量(D_(1),D_(2),D_(φ))间的最优关系表达式,优化了传统TPS控制,根据负载情况,灵活切换控制模式,使得所有开关器件均实现ZVS和电感电流有效值最小。仿真实验结果证明了所提控制策略的有效性及正确性。
文摘传统的单移相控制下,当电压传输比不等于1时,双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器的部分开关管在轻载状态下会失去零电压开通的特性,从而造成开关损耗的增加。三重移相控制引入了内部移相角,比传统的移相控制多两个自由度,使控制具有更大的灵活性。在三重移相控制的基础上,提出一种改善DAB特性的优化调制策略,使所有开关管在全功率范围内具有软开关的特性,并且能够减小轻载状态下变换器的电流应力和导通损耗,从而提高了变换器的效率。此外,提出的求解最优控制量的算法具有广泛的适用性,可以扩展至DAB变换器其他的最优化问题。实验结果验证了所提出调制策略的有效性。
文摘以无工频牵引变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。首先,全面地分析和归纳全桥隔离DC/DC变换器系统中存在回流功率的现象,定义电源侧回流功率和负载侧回流功率,为同时限制变换器两端回流功率提出一种三重相移控制方法。然后,在此基础上,给出最小回流功率控制算法。同时,为了减小变换器启动时的冲击电流,给出一种全桥隔离DC/DC变换器软启动控制方法。最后,研制了1.5 k W小功率实验平台并进行实验验证,实验结果表明,该软启动方法可有效地减小变换器启动时的电流冲击,所提出的三重相移控制方法相对于传统相移控制方法和双重相移控制方法显著提高了系统效率。
文摘该文通过分析三重移相(triple phase shift,TPS)控制下双主动全桥(dual active bridge,DAB)变换器的等效电路,推导出传输功率以及电感电流有效值与控制量输入之间的统一模型,并根据控制量之间的关系,划分DAB变换器的6种工作模式。然后,通过揭示控制量的扰动对于传输功率及电感电流有效值的影响,提出针对电流有效值的全局最优化条件,统一不同功率段和不同工作模式的优化问题。全局最优化条件的解即为电感电流有效值最小的控制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。
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。
文摘针对三重移相(triplephaseshift,TPS)控制下双有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器定参数控制不能适应输入电压宽范围变化,参数不匹配导致漏感电流增大的问题,该文以漏感电流有效值最小为控制目标,提出一种变参数控制策略。通过对变换器工作模式的划分及各个模式下功率特性和软开关特性的分析,推导出等效电压变比全范围变化时控制变量间统一最优关系式。该控制策略实时计算等效电压变比,利用统一最优关系式,在输入电压变化时实时更新控制变量,使得变换器参数始终匹配,漏感电流有效值最小,所有开关管在全功率范围和宽电压范围内实现软开关。最后,基于SiC器件建立15k WDAB变换器实验平台,实验结果验证了所提控制策略在2倍输入电压范围内均满足电流有效值最小的控制目标,整机效率在大范围内达到95%以上,最高效率达到97.4%。
