在消费类和商用产品中,反激式变换器必须遵守相关传导和辐射电磁干扰EMI(electromagnetic in- terference)的严格标准。随着高速宽禁带WBG(high-speed wide bandgap)半导体器件在现代电力电子中的普遍应用,系统布局越来越紧凑,EMI的管理变得日益复杂。本文综述了针对传导EMI的成熟建模技术与抑制策略,重点分析了差模DM(differential mode)和共模CM(common mode)噪声,以及反激式变换器中的辐射EMI。讨论内容涵盖了器件级设计和变换器系统优化2个层面的解决方案。

数据中心的供电系统是其关键基础设施,为数据中心所有动力驱动设备提供稳定、可靠的电源支持,以保证其正常运行。随着大数据、云计算、5G等技术的快速发展,我国数据中心的数量和规模高速增加,对供电可靠性的要求越来越高,总体电能消耗也不断增大,且由于数据中心目前所用电能主要来源于传统能源,高碳排问题愈发明显。因此,如何实现绿色、节能、低碳的供配电模式,是数据中心供电系统发展的重点。在分析数据中心供电系统典型供电架构功能和特点、介绍数据中心供电架构发展和演变的基础上,以“碳达峰、碳中和”为背景,结合数据中心供电系统发展中遇到的问题,对数据中心供电架构的未来作出了展望,为其深入研究及后续发展提供借鉴。

汽车充电桩应用电路中通常会使用双向DC-DC变换器,该双向变换器存在因负载扰动而导致系统动态响应慢、输出电压稳定性差等问题。因此,以电容-电感-电感-电容CLLC(capacitor-inductor-inductor-capacitor)谐振DC-DC变换器为研究对象,提出1种基于滑模自抗扰的CLLC谐振变换器控制方法。采用基于模型辅助的线性状态观测器提高扰动的估计精度,控制系统稳定运行。采用滑模控制设计线性状态误差反馈控制律,提升系统的动态性能和快速性。仿真及实验验证表明,所提控制策略能有效改善双向DC-DC变换器的动态响应能力,增强输出电压稳定性。

为了解决永磁同步电机中传统模型预测转矩控制算法依赖位置传感器的问题,提出1种基于双滑模观测器的模型预测转矩控制方法。首先,通过将反电动势滑模观测器与优化后的正交锁相环结合,用观测转速替换预测模型中的实时转速,实现无位置传感器控制。其次,应用定子磁链滑模观测器观测定子磁链,观测磁链通过反馈校正引入预测误差以获得更准确的预测转矩和磁链,提升模型的预测速度和精度。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和实验平台与传统含位置传感器的模型预测转矩控制方法对比,验证所提方法的有效性和可行性。

随着电动汽车和储能产业的蓬勃发展,电力电子技术得到了越来越广泛的应用。在这些应用中,电力电子变换器不仅需要宽电压增益来适应不同场景,还需要高转换效率以减小体积。因此,能实现软开关的双向隔离型DC-DC变换器得到了广泛研究。通过分析隔离型DC-DC变换器的原理,从减小无功电流和实现软开关2方面提升宽电压增益下的转换效率。首先通过基波分析法建立数学模型,得到控制一次侧移相角、二次侧移相角和一、二次侧移相角实现无功电流消除的条件。然后分析一次侧和二次侧开关器件实现软开关的条件,通过死区时间调整一、二次侧之间的移相角,得到了在无功电流最小的基础上实现零电压开关ZVS(zero voltage switching)的调制策略。最后,设计9.6 kW的实验样机验证了所提调制策略的可行性。

准确预测锂离子电池剩余使用寿命对新能源汽车的安全可靠运行至关重要。首先,针对数据驱动方法预测锂离子电池剩余使用寿命的研究现状进行分析,归纳总结了6种常用数据驱动方法的研究进展;然后,总结归纳了锂离子电池寿命预测目前在实际应用中存在的3个问题,同时较为全面地讨论了电池数据集的收集问题,阐述了电池数据集对数据驱动方法发展的重要性;最后,对未来的发展趋势进行了展望。

微型逆变器可直接与光伏板连接,具有结构简单、体积小、输入输出隔离等优点。为了扩展光伏微逆功率范围,前级DC-DC部分可采用2个反激变换器交错并联,并采用有源钳位电路提高微型逆变器效率。针对户外高温环境下高频功率变压器温升高及功率密度低等问题,设计了1种应用于微型逆变器的平面变压器。首先分析了反激式微型逆变器的工作原理;其次对平面变压器的电气参数和绕组结构进行了设计,并通过Maxwell软件对平面变压器磁心磁密分布及损耗进行了仿真;最后搭建了1台220 W的交错并联反激微型逆变器样机进行实验测试。实验结果证明了设计的有效性,样机能够稳定工作。

电动汽车无线充电技术具有占地面积小、方便灵活、维护成本低、与电网交互性强等优点,因此得到了广泛的研究与应用。提出了1种基于双重移相控制策略的电动汽车双向无线充电系统,通过双重移相控制策略改变一、二次侧移相角,进而改变输出功率大小;通过改变一、二次侧的电压相角差进而改变能量流动方向,最终实现“削峰填谷”的功能。首先,给出了基于双重移相控制策略的电动汽车双向无线充电系统架构,分析了其工作模式及工作原理;接着,对电动汽车双向无线充电系统控制策略进行了详细的阐述,通过改变一、二次侧的移相角和一、二次侧的电压相角差来调节系统的输出功率和方向;然后,分析了系统的工作原理和实现双向充电的控制方法;最后,在MATLAB中搭建仿真模型并且进行实验验证。结果表明,设计的电动汽车双向无线充电系统能够实现能量的双向传输,控制性能好,正反向馈电具有良好的对称性。

氮化镓/碳化硅级联GaN/SiC Cascode(gallium nitride/silicon carbide Cascode)器件是1种利用低压GaN器件作辅助开关,将高压耗尽型碳化硅器件转变为增强型工作模式的组合结构。结合氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)开关速度快、栅极驱动简单和碳化硅结型场效应晶体管SiC JFET(silicon carbide junction field-effect transistor)高耐压的特点,利用低压增强型GaN HEMT和高压耗尽型SiC JFET构建了常关型级联器件。详细分析了GaN/SiC Cascode器件的工作原理和开关过程,测试了GaN/ SiC Cascode器件的静态特性,搭建了双脉冲测试平台,对比了GaN/SiC Cascode器件、Si/SiC Cascode器件和SiC JFET 3种器件在不同电流等级下的开关损耗,结果表明,GaN/SiC Cascode器件具有更低的关断损耗。将3种器件应用到零电压开通的LLC谐振变换器,测试了变换器的转换效率,结果表明,基于GaN/SiC Cascode器件的LLC谐振变换器具有更高的转换效率。

首先简要介绍氢能相关产业总体发展现状和趋势,详细比较了不同类型电解水制氢技术。然后总结光伏制氢、风能制氢、风光互补制氢技术的发展现状,研判未来发展趋势。最后针对大规模新能源制氢系统,构建了“绿氢工厂”研究框架体系,针对新能源制氢涉及的关键技术提供研发思路,针对相关工程需要的产品及解决方案进行需求分析,为“风-光-氢-储”能源综合利用的未来研究方向提出建议。

为解决大容量电机启动导致的区域电网安全稳定问题,研究了大电机启动引起电压暂降的机理及影响因素。首先,详细分析了大电机启动的动态过程及其引起的电压暂降机理,并采用评估指标对电压暂降严重程度进行定量刻画。然后,以某石化企业区域电网大电机启动为例,建立了基于ETAP的时域模型,对大电机启动引起电压暂降的理论分析进行了验证。最后,对大电机启动引起电压暂降的影响因素进行了量化分析,研究了启动变压器容量和电网强度对电压暂降的影响规律,并对比分析了不同组合多台电机叠加启动和不同启动方式下的电压暂降指标。研究结果为降低大容量电机启动导致的电压暂降事故风险提供了理论依据。

碳化硅(SiC)功率器件的热特性建模是其设计与开发中的关键。结构函数法是表征器件热特性的重要手段,其核心在于通过反卷积算法得到输入数据的时间常数谱。然而,在实际测试中,环境噪声的影响难以避免,这对结构函数的反卷积算法提出了更高的挑战。为此,提出1种基于改进维纳滤波的反卷积结构函数算法,有效解决瞬态热分析过程中测量数据的噪声问题。首先,提出1种基于维纳滤波反卷积的结构函数模型,并通过TDIM-Master基准问题进行分析,验证了算法的有效性。其次,针对基准问题加载不同量级的噪声,以探索不同噪声条件下时间常数谱的信号质量和峰值热阻,并与常规算法进行对比,验证改进方法在处理噪声问题时的准确性和优越性。最后,基于2颗不同规格的SiC功率器件,测量在有无导热硅脂下的瞬态热阻,并进行结构函数分析,验证所提算法在真实测量环境下的稳定性和适用性。

直流固态变压器的1种典型结构由标准功率变换单元输入串联输出并联组合构成,以实现中压到低 压的直流变换。为实现功率变换单元的冗余,需要配备晶闸管旁路电路,直流固态变压器一般采用SiC MOSFET器件,然而SiC MOSFET器件的高dv/dt易使晶闸管旁路电路出现误导通。围绕晶闸管旁路电路误导通问题,探讨晶闸管缓冲电路与晶闸管门极并联电阻的协同设计方法,以适应高dv/dt环境,提升晶闸管旁路电路运行的可靠性,并进行了实验验证。

针对传统零电流开关ZCS(zero current switching)的开关电容变换器SCC(switched capacitor converters)的硬开关问题,提出了1种基于LC辅助网络的零电压电流开关ZVZCS(zero voltage and zero current switching)DC-DC SCC,使得所有功率开关均可实现全范围的零电压开关ZVS(zero voltage switching),并且在一定条件下可以同时实现ZVS和ZCS,大大减小了开关损耗。在此基础上,深入研究了死区时间对变换器的影响,揭示了不同负载条件下的死区时间选取与变换器损耗分布之间的定量关系,进而提出了基于死区时间的辅助网络关键参数的设计方法。最后,基于所提出的ZVZCS开关电容变换器,搭建了24 V DC-12 V DC、100 W的实验样机,实现了99.07%的峰值效率,验证了理论分析的正确性。

针对电动汽车800 V高压平台的多电机驱动系统逆变器开关器件数量较多、控制策略复杂等问题,提出1种十五开关三电平双输出逆变器,通过器件复用简化了逆变器拓扑结构、降低了逆变器成本。首先,对所提逆变器拓扑结构及工作原理进行了详细的分析研究,总结了该逆变器的结构特点,给出了有效开关状态及最大电压应力分析,为开关器件选型及系统设计提供了理论基础。然后,提出了1种单桥臂独立模型预测电流控制策略,建立了单桥臂双输出端口电流的预测模型,在实现三桥臂独立预测控制与单桥臂双输出电流综合最优控制前提下,有效降低了预测运算量。最后,通过Typhoon HIL 402平台对所提逆变器及其控制策略的正确性及有效性进行实验验证。

为了降低单相PWM整流器输入电流谐波含量,并较好地抑制网侧电流中的特定低频谐波,在比例谐振PR(proportion resonant)控制基础上研究了模糊多重PR控制,以解决多重PR控制中参数恒定不变、在控制过程中无法自适应参数变化和系统扰动等不确定因素影响的问题。最后在MATLAB/Simulink上进行仿真并通过实验平台验证了该方法的有效性。结果表明,所提控制策略有效减小了网侧电流总畸变率,并在一定程度上提高了系统的动态性和抗干扰性。

对于SiC器件驱动技术的研究一直是国内外学者关注的热点问题。现有有源驱动技术通过改变驱动电阻、驱动电压或电流实现开关暂态的调控,所需元器件多,驱动板体积大、成本高。为此,提出了1种基于谐振驱动的全桥有源驱动技术,仅通过驱动开关管的开通关断来切换构建不同驱动回路,形成不同驱动电流,即可实现开关暂态的调节。首先以1/4周期全桥谐振驱动为功率管的基准驱动模式,接着通过对功率管开通过程中各个阶段的分析给出了有源驱动开关管时序的具体设计方法,最后通过仿真和实验验证发现所提驱动方式能够减小开通过程87.0%的电流过冲和关断过程4.20%的电压过冲,并能实现特定阶段宽范围地灵活调速。

高频变压器绕组损耗的计算是CLLC变换器效率优化的关键,目前缺乏能准确、高效计算绕组损耗,尤其是利兹线绕组损耗的方法,因此针对利兹线高频变压器提出1种基于互阻抗等效电路的绕组损耗计算方法。首先,对比分析了基于一维Dowell模型及二维Bessel函数法的利兹线绕组损耗解析计算方法。然后,建立了1种用于简化绕组损耗计算的互阻等效模型,给出具体算例,并与二维有限元仿真的阻抗矩阵进行对比,算例的等效串联电阻计算结果与有限元法的相对误差不高于6%,验证了所提方法的有效性和准确性。最后,搭建了用于CLLC变换器的高频变压器样机,通过实验测量验证了所提方法的可行性。

提出1种基于LCL全-半桥谐振变换器的增强型扩展移相调制策略,在保证所有开关均实现零电压开关ZVS(zero voltage switching)的前提下,消除了一次侧回流功率;同时二次侧半桥结构使变换器在低功率条件下具有更高的性价比。利用基波近似法进行变换器的稳态分析,从而得到功率模型及ZVS条件。最后利用PSIM软件进行仿真,搭建1台300 W的实验样机,由实验结果验证上述理论的可行性。

永磁同步电机参数在线辨识时由于辨识模型非满秩而存在耦合,为了实现参数解耦辨识,提出1种自适应仿射参数辨识算法,通过d轴注入瞬时弱磁电流信号,实现表贴式永磁同步电机定子电阻、电感及转子永磁体磁链参数在线解耦辨识。考虑逆变器死区时间、开关管开通关断延时及续流二极管饱和压降等产生的非线性电压降,构建不受非线性电压降影响的参数辨识模型。实验结果表明,所提方法能够提高电阻、电感及转子磁链的辨识精度,同时加快参数在线辨识收敛速度。

LLC变换器凭借良好的软开关范围、高功率密度等优异特性,广泛应用于户用储能和分布式储能领域。在LLC变换器调制设计中,为实现高效率,需要在变换器整体功率损耗低的硬件参数设计基础上,满足谐振软开关实现条件。通过对死区时间内换流过程的分析,探究了开关管寄生参数对变换器软开关实现的影响。通过对死区时间开关时序的优化,利用开关管寄生参数参与谐振的电路机理,促成软开关的实现,保证较高的运行效率。通过考虑死区时间内损耗分布情况,分析了功率双向流动工况下不改变调制策略对于效率的影响。最后,搭建1台4 kW LLC样机进行双向功率传输实验验证。

IGBT模块特征参数差异是导致控制回路参数差异的重要因素,对IGBT并联应用动态均流特性影响至深。在无法更改器件参数的情况下,采用一些驱动补偿控制可以弥补器件差异对动态均流的影响,精确识别IGBT模块特征参数是此类方法的关键。主要研究采用同步脉冲异步驱动方案时,以门电阻为代表的参数识别精度差异对动态均流特性的影响。对IGBT器件本体特征参数的关联特性进行了研究,构建各参数与影响变量的特征模型。建立PSpice器件并联工作模型,结合器件手册数据比对与多工况测试参数校正,拟合出IGBT器件参数与影响因子变化曲线。通过2组模块1 200 V/200 A 和1 700 V/300 A IGBT并联开、关特性实验,验证了关于IGBT特征参数差异对并联均流影响的判定。最后总结了特征参数识别精确性差异对动态均流特性的影响。

提出了1种基于开关电感和开关电容单元的新型高增益DC-DC变换器。通过配置1组开关电感单元和2组开关电容单元,在实现较高增益的同时,保持了变换器中各元器件的低电压应力和低电流应力。还解析了该新型变换器在不同电流模式下的工作原理,推导了它的电压增益特性。在连续电流模式CCM(continous conduction mode)模式下,随着增益增加,该变换器主要器件的电流应力减小,因此在高增益下也保持着较高的效率;在断续电流模式DCM(discontinuous conduction mode)模式下也能达到较高的增益。另外,根据增益关系推导出了该变换器CCM模式与DCM模式的分界线。在实验中,搭建了1台325 W的实验样机,以验证该拓扑和理论的有效性,实测变换器增益可达18倍,最高效率可达94.9%。

针对常规虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual space vector pulse-width modulation)在高调制深度下,母线中点电位存在不可控区域问题,提出1种可在整个线性调制区实现中点电位快速均衡的优化型VSVPWM算法。基于VSVPWM母线中点电位均衡原理重构虚拟中矢量,为保证重构后虚拟中矢量的均压性能,同时提高算法对系统参数摄动的适应性,设计用于中点电压闭环控制的模糊推理确定重构因子对VSVPWM进行优化。即使在直流母线电容不对称情况下,优化型VSVPWM仍可实现线性调制区全范围的快速均压控制。进一步在60°坐标系内对算法简化,参考电压矢量子区域的判断条件、伏秒平衡方程组从30个减少至5个。实验结果表明,该控制策略具有良好性能,均压调节时间显著降低,直流母线中点电位稳态偏差可控制在1.14%内,相较于传统VSVPWM,并网电流总谐波含量更低。

在锂离子电池正常使用过程中,受内部化学反应和外部环境等因素影响,锂离子电池容量会在短期内出现再生现象。针对未考虑锂离子电池容量再生现象导致电池健康状态SOH(state-of-health)估计不精确等问题,提出基于层数的最优变分模态分解策略OVMD(optimal variational mode decomposition),聚类容量反映整体老化趋势的低频平稳序列和反映局部容量再生的高频非平稳序列。考虑容量高频和低频分量,引入加权向量平均INFO(weighted mean of vectors)方法改进支持向量回归SVR(support vector regression),建立锂离子电池短期SOH估计模型。选取NASA电池老化数据集,设计基于反向传播BP(back propagation)神经网络、SVR、INFO-SVR、OVMD-INFO-SVR的短期锂离子电池SOH估计实验对比方案。结果表明,在减少容量训练集的情况下,基于高频和低频分量的OVMD-INFO-SVR模型在锂离子电池短期SOH的估计上具有更高的准确性。

模块化多电平矩阵变换器M3C(modular multilevel matrix converter)具有级联型的模块化结构,适用于中高压、大功率、频率范围较宽的场合,如高压大功率电机的驱动和柔性低频输电系统。然而,由于系统器件众多,并且包含悬浮电容,M3C存在控制难度大的问题,特别表现在对系统内众多悬浮电容的均压和纹波抑制方面。提出1种基于桥臂能量控制的策略,具有直观性,简化了控制层数。主要通过设定桥臂能量参考值并以负反馈的形式实时控制当前桥臂能量,来实现直接控制变换器每条桥臂能量的目标,并针对桥臂内的每个级联子模块设计均压控制器。最后,通过仿真验证了所述控制策略的可行性。

电池的荷电状态SOC(state-of-charge)估计普遍使用安时积分原理构建SOC模型再配合滤波算法来实现,针对其收敛速度慢、计算复杂的问题,基于开路电压原理和二阶RC电路模型提出预测静置开路电压PSOCV(predictive static open circuit voltage)法。讨论了前、后项差分离散状态方程的可行性,同时比较了线性插值LI(linear interpolation)拟合与最小二乘法LS(least squares)拟合的参数精度,实验表明LI拟合整体优于LS拟合。LI-PSOCV算法在HPPC和UDDS工况下SOC估算的平均绝对误差在1%以内。与容积卡尔曼CKF(cubature Kalman filter)比较,LI-PSOCV在SOC初值偏离时可以瞬间收敛且运行速度快于CKF。

由于直流微电网中微源模块(如光伏和燃料电池)的电压较低且波动较大,需要1种具有高增益和高效率的DC-DC变换器作为接口电路,故提出了1种基于隔离型Sepic新型有源开关电容DC-DC变换器。该变换器通过箝位回路降低漏感对开关管带来的电压尖峰,并使用多个升压单元产生高电压增益。此外,该变换器还具有电气隔离、低主开关管应力和无源钳位等优点。研究了变换器的工作模式和升压机理,分析了各元器件的应力,并推导了变换器的效率。最后,在实验室中构建了1个200 W的样机来验证其性能。

构网型级联H桥储能系统是平抑大规模新能源发电功率波动、提供电网支撑的优选方案,但其功率控制与线路阻抗存在耦合关系,弱电网下耦合效应加剧,导致输出功率失准,失稳风险增大。为此,提出了1种基于无功电压补偿的自适应功率解耦控制策略。首先,基于虚拟同步机小信号模型,通过引入考虑闭环回路的功率耦合系数,定量分析线路阻抗角与功角的功率耦合效应,揭示有功功率对无功功率控制的影响机理。其次,构建无功自适应补偿通道,在无功功率控制中设计比例积分补偿环节,动态修正输出电压参考值以抑制功率耦合,无需辨识线路参数,可在宽阻抗角范围内实现动态解耦控制,适应性强。最后,在仿真平台和RT-LAB平台验证了该方法的正确性。

热管理是保证海底数据中心正常运作的一项重要技术。针对海底数据中心特殊的工作环境,将固体氧化物燃料电池SOFC(solid oxide fuel cell)作为海底数据中心的应急电源,改进了以海水为唯一冷却液的SOFC热管理系统模型。然后建立了SOFC总散热量模型和动态热模型,采用遗传算法优化用于SOFC的模糊控制策略,并基于MATLAB对非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-II)和其他算法的实施效果进行对比。最后在仿真实验中对不同电压下电堆温度分布和平均电流密度进行分析,实验结果验证了所提的改进热管理方法能够有效提高海底数据中心SOFC系统的散热效率,保证其安全运行,有利于提高海底数据中心运行的稳定性。

提出1种宽电压混合桥双向DC-DC变换器。与CLLC变换器相比,所提出的变换器在两侧增加了线性桥臂,提高了变换器增益范围,降低了开关频率和反馈电流。提出了脉冲位移调制动态控制方法,可有效抑制能量传输过程中出现的电感端过电压,且具有控制初始化的功能。所提变换器在所有工作模式下均可实现软开关。设计了宽电压混合桥双向DC-DC变换器样机,通过实验验证所提变换器拓扑和控制策略的正确性和有效性。

为提高峰值电流模式PCM(peak current mode)控制非理想Buck变换器输出端的启动速度和抗负载冲击能力,提出1种基于可变输出电容的混合补偿方案。该方案在保证环路稳定性和动态响应性能的同时实现了输出电容和环路补偿参数可同步切换。建立PCM 控制非理想Buck变换器的完整小信号模型,分析系统的开环传递函数受到不同输出电容参数对补偿网络的影响,并进行合理的环路补偿设计。仿真结果表明,补偿后的系统在不同条件变化下,穿越频率和相位裕度都能保持在10 kHz(1/20 fsw)和70°左右。设计输出电容参数和补偿参数同步切换电路,搭建15 W实验样机,实验结果进一步验证了所提方案的可行性。

DC-DC谐振变换器中磁性元件的损耗和体积占比接近50%,严重制约了高频变换器功率密度的提升。磁集成技术可以降低磁件损耗、减小磁件体积,因此得到广泛研究和应用。但是传统磁损测量方法无法对集成谐振电感和变压器磁件的磁心损耗进行准确、便捷地测量和评估,给磁心损耗的优化带来了困难。通过对集成磁件磁通分布的分析,提出了在谐振拓扑中额外并联辅助集成磁件,测试系统前后损耗差值来得到集成磁件磁心损耗的方法,同时给出了辅助磁件的参数设计方法。该方法可以较准确、便捷地测得集成磁件在电路实际工况下的磁心损耗,仿真和实验结果验证了所提集成磁件磁损测量方法的有效性。

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)系统中子模块数量众多,其开关故障与电压传感器故障多发,且部分故障特征相似,影响系统运行可靠性。提出1种基于滑模观测器的子模块IGBT开路 和电压传感器故障联合诊断方法。该方法首先利用MMC系统桥臂电压实际值与测量值设计故障检测策略,检测MMC系统是否发生故障并实现桥臂级故障定位。在此基础上,基于滑模观测器,实现故障桥臂内子模块电容电压的在线估计,并与测量值进行对比,实现子模块级故障定位。最后通过仿真验证了所提故障诊断算法的有效性和鲁棒性。

光伏发电系统中,当出现太阳辐照度变化快、局部遮阴或者辐照度较差等特殊情况时,采用传统方法会导致光伏发电系统在最大功率点附近振荡,跟踪速度变慢,严重时光伏发电系统会出现功率剧烈波动、难以收敛的现象。针对该问题,提出1种基于强化学习RL(reinforcement learning)的光伏发电系统最大功率点追踪MPPT (maximum power point tracking)控制方法,通过在线实时调节强化学习中径向基函数RBF(radial basis function)神经网络权值系数来自适应输出控制信号,让光伏发电输出的有功功率快速跟踪到最大功率点。在MATLAB/Simulink环境下搭建光伏发电系统,采用所提强化学习控制方法与常规RBF神经网络控制方法进行对比,结果验证了采用强化学习控制能够在更短时间内使得光伏发电系统快速、稳定、准确地收敛到最大功率点,以实现光伏发电输出功率的最大化。

电流源脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)整流器具有输出电流连续可调、限制短路能力强的优点,适用于输电线路直流融冰的应用场景,但是也存在开关频率较低、滤波器截止频率低、可能引起谐波放大的问题。针对恒电流负载和恒电阻负载,研究电流源PWM整流器的有功和无功特性,有助于设计LC滤波器,实现整流器的高功率因数。在分析稳定性的基础上,设计有源阻尼和解耦的控制器。与传统的非解耦控制相比,仿真结果表明该方法具有更好的直流暂态特性,可以有效抑制低次的谐波电流,消除可能引起的谐波放大问题。

随着电动汽车市场大规模增长,电动汽车充电设备的应用也随之增多。针对传统电动汽车充电变换器电压增益范围小、低电压输出时效率低且二次侧整流二极管电压应力高的缺点,改进了1种飞跨电容式三电平LLC谐振变换器拓扑,并提出1种变脉宽Burst控制策略,提高了低电压输出时的效率。通过由变频控制、变脉宽Burst控制策略组成的混合控制,实现宽电压输出并用基波近似法分析变脉宽Burst控制策略的增益范围。最后搭建1台最高功率为2 000 W的样机,验证了所改进的飞跨电容式三电平LLC谐振变换器新拓扑、变脉宽Burst控制策略的可行性。

提出1种准Z源耦合电感低纹波DC-DC变换器,该变换器集成了准Z源网络、耦合电感和倍压单元。准Z源网络具有升压和无源钳位的功能,在变换器实现高增益的同时,开关管实现了无源钳位,回收了耦合电感的漏感能量。占空比在0~0.5范围时能够实现新能源发电所需的高增益、高效率和输入电流低纹波,避免了极端占空比带来的影响。然后对变换器进行了稳态分析、效率分析和实验验证,并和相似变换器的性能进行对比研究。最后,在实验室制作了200 W的实验样机,实验结果与理论分析基本一致。

为了解决单电感双输出Buck-Boost变换器输出电压范围较小的问题,引入了一种二次型单元结构,可将电压增益升高至其D_i/(1-D_i)倍,显著拓宽了电压范围。根据供能电感的工作状态,变换器的供能模式可分为4种：完全电感供能模式、不完全电感供能模式、双支路供能模式和单支路供能模式,计算得到了4种供能模式的电压增益、纹波电压及各模式间的临界电感。变换器具有升压、降压、升降压和等压4种输出状态,推导出了各状态的占空比条件。最后,对变换器的4种供能模式和4种输出状态进行了实验,证明理论分析正确,变换器性能可靠。

微电网中的逆变型分布式电源IIDG(inverter-interfaced distributed generation)具有特殊的输出特性,传统保护方案不再适用于微电网。与此同时,“注入式主动保护”思想为微电网保护提供了新思路,但非注入源的分流问题导致注入式保护性能不佳。为此,基于控保协同的思想,研究了谐波分量注入式孤岛微电网主动保护方法。通过分析IIDG的频率响应特性,设计了注入源及非注入源的控制器,并建立了相应的启动判据。故障发生时,注入源向微电网注入幅值恒定的谐波分量特征信号,非注入源限制该特征信号的分流,使微电网的特征频率等效网络呈单电源结构。仿真结果表明,所提注入控制策略能可靠启动谐波分量注入,同时解决了特征信号的分流问题,为注入式微电网保护提供了解决方案。