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
基于单移相控制(Single Phase Shift,SPS)的双有源全桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器在工业领域中应用广泛。然而当输入、输出电压不匹配时,存在输出电容纹波电流过大的问题,其输出电容所能承受的纹波电流与DAB输入、输出电压的范围...基于单移相控制(Single Phase Shift,SPS)的双有源全桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器在工业领域中应用广泛。然而当输入、输出电压不匹配时,存在输出电容纹波电流过大的问题,其输出电容所能承受的纹波电流与DAB输入、输出电压的范围有很大关系。首先介绍了基于SPS控制的DAB工作原理,详细分析了DAB变换器的模态,推导了DAB各模态下电感电流、副边H桥输出电流的数学表达式以及DAB功率传输模型。其次提出了DAB输出电流利用率的概念,推导了输出电容纹波电流与输出电流利用率、电压传输比以及各电路参数的数学关系,从数学理论上揭示了输入、输出电压不匹配时,输出电容纹波电流过大的原因,为DAB电路的电容以及宽电压输出的设计提供了理论支撑;然后基于实际设计的电容纹波电流的允许范围,推导了DAB输出电压范围的数学公式;最后通过仿真和试验验证了理论分析的正确性。展开更多
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。
文摘基于单移相控制(Single Phase Shift,SPS)的双有源全桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器在工业领域中应用广泛。然而当输入、输出电压不匹配时,存在输出电容纹波电流过大的问题,其输出电容所能承受的纹波电流与DAB输入、输出电压的范围有很大关系。首先介绍了基于SPS控制的DAB工作原理,详细分析了DAB变换器的模态,推导了DAB各模态下电感电流、副边H桥输出电流的数学表达式以及DAB功率传输模型。其次提出了DAB输出电流利用率的概念,推导了输出电容纹波电流与输出电流利用率、电压传输比以及各电路参数的数学关系,从数学理论上揭示了输入、输出电压不匹配时,输出电容纹波电流过大的原因,为DAB电路的电容以及宽电压输出的设计提供了理论支撑;然后基于实际设计的电容纹波电流的允许范围,推导了DAB输出电压范围的数学公式;最后通过仿真和试验验证了理论分析的正确性。
