基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值...基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值的电流/电压超调。为了解决超调问题,保证电池充电稳定性,提出了一种抗饱和控制策略。首先,基于WPT系统的等效电路模型分析最大效率点跟踪的工作原理;然后,结合WPT系统两侧控制量的协同工作过程,解析系统启动及电池恒流恒压充电切换时的超调现象,给出恒流恒压控制器设计方法,将反计算抗饱和算法与控制器设计相结合,提出抗饱和控制策略;最后,搭建了仿真模型,验证所提出的抗饱和策略能够有效抑制控制器饱和导致的超调,减少系统到达稳态的时间,降低电流/电压的超调带来的元器件应力。展开更多
多电平变换器具有器件承受开关应力小、低du/dt及输出谐波性能好等优点,广泛应用于高压变频调速、新能源发电及电力系统等中高压大容量电能变换场合。针对一种新型混合有源中点箝位型(hybrid active neutral point clamped,HANPC)多电...多电平变换器具有器件承受开关应力小、低du/dt及输出谐波性能好等优点,广泛应用于高压变频调速、新能源发电及电力系统等中高压大容量电能变换场合。针对一种新型混合有源中点箝位型(hybrid active neutral point clamped,HANPC)多电平变换器存在零序电压求解误差较大,造成相电压电平跳变频繁及上下母线电容纹波过大的问题,提出一种多段式零序电压逼近的优化控制方法。首先探讨了不同开关状态及相电流对不同位置电容电压的耦合影响,给出了悬浮电容及中点母线电容均压控制方法;在此基础上,将零序电压求解问题转换为优化问题,同时考虑线性调制范围的约束,避免过调制及减少相电压跳变的情况。通过仿真及实验表明,所提方法适用于不同负荷及不同调制比,可以平滑电压参考信号并减少电平跳变的情况,进一步减少了上下母线电容电压的波动幅值,为其在中高压场合的应用提供了参考。展开更多
针对电压型无线电能传输系统(wireless power transfer,WPT)在实际应用中受外界或系统内部扰动时出现输出电压不稳定以及如何保证控制器对扰动情况迅速做出反应的问题,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection ...针对电压型无线电能传输系统(wireless power transfer,WPT)在实际应用中受外界或系统内部扰动时出现输出电压不稳定以及如何保证控制器对扰动情况迅速做出反应的问题,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的WPT系统。首先根据WPT系统SS型谐振网络的T型等效电路建立传递函数模型,分析了各个参数对系统输出的影响,并推导出移相角度与输出电压的关系;其次结合系统模型及自抗扰控制理论,设计一阶LADRC控制器对系统输出电压进行闭环控制,并确定各个环节待整定参数的调节方向;最后搭建了基于LADRC的无线电能传输装置,在多种扰动的情况下比较了LADRC控制器与PI控制器的控制效果。实验结果证明,LADRC控制器能够更好的应对系统扰动的不确定性,保证了WPT系统的恒压输出,具有良好的控制特性。展开更多
针对电磁耦合式无线能量传输(wireless power transfer,WPT)系统的工作频率低、功率密度小和传输距离近等问题,采用双LCC拓扑结构,通过叠加原理得到了系统输出电流的表达式。通过T型等效电路得到了双LCC型的8阶系统数学模型。应用幅频...针对电磁耦合式无线能量传输(wireless power transfer,WPT)系统的工作频率低、功率密度小和传输距离近等问题,采用双LCC拓扑结构,通过叠加原理得到了系统输出电流的表达式。通过T型等效电路得到了双LCC型的8阶系统数学模型。应用幅频特性分析方法,实现了系统恒压、恒流工作频率的选择。采用LCC型参数的配置方法,并基于碳化硅(SiC)器件搭建的高频逆变器。实现了一台工作频率≥300 kHz、传输功率≥500 W、最大传输效率≥90%及传输距离≥100 mm的强抗偏移的特性WPT实验样机。重点研究了NP0电容对保障系统稳定的工作在高频状态下的作用。通过仿真分析与实物验证,对比了SS型与双LCC型存在线路损耗时的传输特性,得到了动态负载及原副两线圈耦合系数不确定情况下对系统传输影响的规律。展开更多
针对无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统处于不同负载、耦合系数和频率的运行状况进行分析,基于T型等效电路和二端口网络,得到了SS、LCL和LCC3种谐振网络的传递函数模型。将3种谐振网络的传输特性进行分析,实验结果表明3种...针对无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统处于不同负载、耦合系数和频率的运行状况进行分析,基于T型等效电路和二端口网络,得到了SS、LCL和LCC3种谐振网络的传递函数模型。将3种谐振网络的传输特性进行分析,实验结果表明3种谐振网络均为恒流输出,其中LCC网络具有随负载和耦合系数变化呈单调增的关系,有效地解决SS和LCL网络中存在传输功率过小等问题,并抑制系统处于偏谐振或低耦合状态下出现功率过载的情况。最后搭建了一台基于移相全桥(phase shift full bridge, PSFB)控制的LCC型WPT实验样机,能适应宽负载变化范围,当逆变器处于不同的移相角下均能保持零相角(zero phase angle, ZPA)的条件,使得系统具有较高的传输效率。展开更多
以物理结构及功能上高度集成为目标的模块化多电平变复合变换器(modular multilevel hybrid converter,MMHC)电池储能系统(battery energy storage system,BESS)可以直接并入中、低压交流电网,相较于其他电池储能系统具有效率更高、成...以物理结构及功能上高度集成为目标的模块化多电平变复合变换器(modular multilevel hybrid converter,MMHC)电池储能系统(battery energy storage system,BESS)可以直接并入中、低压交流电网,相较于其他电池储能系统具有效率更高、成本更低的优点,有利于解决分布式新能源发电侧出力的间歇性和不确定性问题,实现用户侧负荷的削峰填谷。根据MMHC-BESS拓扑结构特点,给出了MHHC-BESS的调制策略,针对多电平变换器电池储能系统中电池组采用安时积分法配合开路电压法对电池荷电状态(state of charge,SOC)估计效果差的问题及MMHC-BESS能量利用率的问题,分别提出了基于扩展卡尔曼的电池模型闭环SOC估计策略及二层SOC均衡策略,实现了MMHC-BESS所有电池组SOC的精确估计及MMHC-BESS的相间、相内所有电池组模块SOC均衡,并搭建了仿真模型,验证了所提SOC估计方法及均衡策略的有效性。展开更多
文摘基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值的电流/电压超调。为了解决超调问题,保证电池充电稳定性,提出了一种抗饱和控制策略。首先,基于WPT系统的等效电路模型分析最大效率点跟踪的工作原理;然后,结合WPT系统两侧控制量的协同工作过程,解析系统启动及电池恒流恒压充电切换时的超调现象,给出恒流恒压控制器设计方法,将反计算抗饱和算法与控制器设计相结合,提出抗饱和控制策略;最后,搭建了仿真模型,验证所提出的抗饱和策略能够有效抑制控制器饱和导致的超调,减少系统到达稳态的时间,降低电流/电压的超调带来的元器件应力。
文摘多电平变换器具有器件承受开关应力小、低du/dt及输出谐波性能好等优点,广泛应用于高压变频调速、新能源发电及电力系统等中高压大容量电能变换场合。针对一种新型混合有源中点箝位型(hybrid active neutral point clamped,HANPC)多电平变换器存在零序电压求解误差较大,造成相电压电平跳变频繁及上下母线电容纹波过大的问题,提出一种多段式零序电压逼近的优化控制方法。首先探讨了不同开关状态及相电流对不同位置电容电压的耦合影响,给出了悬浮电容及中点母线电容均压控制方法;在此基础上,将零序电压求解问题转换为优化问题,同时考虑线性调制范围的约束,避免过调制及减少相电压跳变的情况。通过仿真及实验表明,所提方法适用于不同负荷及不同调制比,可以平滑电压参考信号并减少电平跳变的情况,进一步减少了上下母线电容电压的波动幅值,为其在中高压场合的应用提供了参考。
文摘针对电压型无线电能传输系统(wireless power transfer,WPT)在实际应用中受外界或系统内部扰动时出现输出电压不稳定以及如何保证控制器对扰动情况迅速做出反应的问题,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的WPT系统。首先根据WPT系统SS型谐振网络的T型等效电路建立传递函数模型,分析了各个参数对系统输出的影响,并推导出移相角度与输出电压的关系;其次结合系统模型及自抗扰控制理论,设计一阶LADRC控制器对系统输出电压进行闭环控制,并确定各个环节待整定参数的调节方向;最后搭建了基于LADRC的无线电能传输装置,在多种扰动的情况下比较了LADRC控制器与PI控制器的控制效果。实验结果证明,LADRC控制器能够更好的应对系统扰动的不确定性,保证了WPT系统的恒压输出,具有良好的控制特性。
文摘针对无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统处于不同负载、耦合系数和频率的运行状况进行分析,基于T型等效电路和二端口网络,得到了SS、LCL和LCC3种谐振网络的传递函数模型。将3种谐振网络的传输特性进行分析,实验结果表明3种谐振网络均为恒流输出,其中LCC网络具有随负载和耦合系数变化呈单调增的关系,有效地解决SS和LCL网络中存在传输功率过小等问题,并抑制系统处于偏谐振或低耦合状态下出现功率过载的情况。最后搭建了一台基于移相全桥(phase shift full bridge, PSFB)控制的LCC型WPT实验样机,能适应宽负载变化范围,当逆变器处于不同的移相角下均能保持零相角(zero phase angle, ZPA)的条件,使得系统具有较高的传输效率。
文摘以物理结构及功能上高度集成为目标的模块化多电平变复合变换器(modular multilevel hybrid converter,MMHC)电池储能系统(battery energy storage system,BESS)可以直接并入中、低压交流电网,相较于其他电池储能系统具有效率更高、成本更低的优点,有利于解决分布式新能源发电侧出力的间歇性和不确定性问题,实现用户侧负荷的削峰填谷。根据MMHC-BESS拓扑结构特点,给出了MHHC-BESS的调制策略,针对多电平变换器电池储能系统中电池组采用安时积分法配合开路电压法对电池荷电状态(state of charge,SOC)估计效果差的问题及MMHC-BESS能量利用率的问题,分别提出了基于扩展卡尔曼的电池模型闭环SOC估计策略及二层SOC均衡策略,实现了MMHC-BESS所有电池组SOC的精确估计及MMHC-BESS的相间、相内所有电池组模块SOC均衡,并搭建了仿真模型,验证了所提SOC估计方法及均衡策略的有效性。
