针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑...针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑,建立双移相调制下的功率传输模型与电流应力数学模型,采用拉格朗日乘数法求解最优移相比组合,并进一步推导多功率场景下的电流应力解析表达式;在控制器设计方面,引入电感电流内环补偿机制,提高系统对电机驱动过程中负载变化的动态响应能力。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法在典型微特电机负载工况下能有效降低变换器的电流应力,缩短暂态响应时间,并改善输出电压纹波,对提升微特电机控制系统的稳态与暂态性能具有良好效果,为高效能电机驱动供电模块的优化设计提供理论依据。展开更多
双有源桥式(dual active bridge,DAB)变流器目前广泛应用于直流微网、燃料电池、电动汽车等领域,其具有功率密度高、能量双向流动、电气隔离、易于实现软开关等优点,但目前在轨道交通变流器领域应用较少。针对轨道交通领域高压大功率、...双有源桥式(dual active bridge,DAB)变流器目前广泛应用于直流微网、燃料电池、电动汽车等领域,其具有功率密度高、能量双向流动、电气隔离、易于实现软开关等优点,但目前在轨道交通变流器领域应用较少。针对轨道交通领域高压大功率、模块化应用场景的特殊需求,文章创新性地设计了一种基于单移相控制的ISOP-DAB(input-series output-parallel,ISOP)双向储能变流器,将其应用于某型出口机车项目,能够实现动力电池与牵引直流母线之间的能量双向流动,并针对性地解决了ISOP-DAB的输入侧均压与输出侧均流的问题,系统性地分析了在此控制策略下,双向储能变流器的基本工作原理和功率传输特性。通过引入动态解耦控制算法,实现了输出电压稳定与模块均衡的双目标协同控制。最后,通过MATLAB搭建仿真模型进行仿真试验,并且完成了包含充放电切换、动态负载等实物整柜型式试验,验证了该控制策略的有效性与可行性,为轨道交通领域双向储能变流器的模块化设计提供了理论依据和工程实践参考。展开更多
在设计和研发大功率宽输出电压范围的双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器时,传统的电流应力优化策略往往只关注移相比优化,忽略了电感量变化对电流应力的影响,这可能导致在大功率应用中电流应力超出理论预期,从而降低开关管的可靠...在设计和研发大功率宽输出电压范围的双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器时,传统的电流应力优化策略往往只关注移相比优化,忽略了电感量变化对电流应力的影响,这可能导致在大功率应用中电流应力超出理论预期,从而降低开关管的可靠性。因此,在大功率应用场景下,为使变换器在全功率范围内获得最小电流应力,首先提出了考虑电感量随电流应力变化的动态关系,并基于此关系选择在恰当电感量下的优化三移相控制方法;其次,通过分析三移相控制并建立相应的数学模型,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件寻求最优移相比组合,以实现电流应力优化;最后,搭建额定功率为100 kW的DAB变换器仿真模型及样机实验平台进行验证。实验结果表明,与传统三移相控制方法相比,所提方法在仿真和实验中都表现出较高的有效性,确保了变换器在整个运行过程中电流应力始终保持在理论预期范围内,保证了变换器在稳定运行时开关管的可靠性。展开更多
针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,K...针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。展开更多
文摘针对微特电机驱动控制系统中,双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器在高频调制过程中易产生较大电流应力,导致器件温升高、寿命衰减及负载扰动下系统稳定性下降等问题,本文提出一种改进型双移相优化调制策略。该方法基于双有源桥拓扑,建立双移相调制下的功率传输模型与电流应力数学模型,采用拉格朗日乘数法求解最优移相比组合,并进一步推导多功率场景下的电流应力解析表达式;在控制器设计方面,引入电感电流内环补偿机制,提高系统对电机驱动过程中负载变化的动态响应能力。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法在典型微特电机负载工况下能有效降低变换器的电流应力,缩短暂态响应时间,并改善输出电压纹波,对提升微特电机控制系统的稳态与暂态性能具有良好效果,为高效能电机驱动供电模块的优化设计提供理论依据。
文摘双有源桥式(dual active bridge,DAB)变流器目前广泛应用于直流微网、燃料电池、电动汽车等领域,其具有功率密度高、能量双向流动、电气隔离、易于实现软开关等优点,但目前在轨道交通变流器领域应用较少。针对轨道交通领域高压大功率、模块化应用场景的特殊需求,文章创新性地设计了一种基于单移相控制的ISOP-DAB(input-series output-parallel,ISOP)双向储能变流器,将其应用于某型出口机车项目,能够实现动力电池与牵引直流母线之间的能量双向流动,并针对性地解决了ISOP-DAB的输入侧均压与输出侧均流的问题,系统性地分析了在此控制策略下,双向储能变流器的基本工作原理和功率传输特性。通过引入动态解耦控制算法,实现了输出电压稳定与模块均衡的双目标协同控制。最后,通过MATLAB搭建仿真模型进行仿真试验,并且完成了包含充放电切换、动态负载等实物整柜型式试验,验证了该控制策略的有效性与可行性,为轨道交通领域双向储能变流器的模块化设计提供了理论依据和工程实践参考。
文摘在设计和研发大功率宽输出电压范围的双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器时,传统的电流应力优化策略往往只关注移相比优化,忽略了电感量变化对电流应力的影响,这可能导致在大功率应用中电流应力超出理论预期,从而降低开关管的可靠性。因此,在大功率应用场景下,为使变换器在全功率范围内获得最小电流应力,首先提出了考虑电感量随电流应力变化的动态关系,并基于此关系选择在恰当电感量下的优化三移相控制方法;其次,通过分析三移相控制并建立相应的数学模型,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件寻求最优移相比组合,以实现电流应力优化;最后,搭建额定功率为100 kW的DAB变换器仿真模型及样机实验平台进行验证。实验结果表明,与传统三移相控制方法相比,所提方法在仿真和实验中都表现出较高的有效性,确保了变换器在整个运行过程中电流应力始终保持在理论预期范围内,保证了变换器在稳定运行时开关管的可靠性。
文摘针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。
