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输入串联输出并联型三电平双有源桥变换器功率与电压平衡控制策略

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admin 发表于 2024-12-14 03:04 | 查看全部 阅读模式

文档名:输入串联输出并联型三电平双有源桥变换器功率与电压平衡控制策略
摘要:针对三电平半桥型输入串联输出并联(ISOP)型双有源桥(DAB)变换器的各模块参数差异而导致的模块功率不均衡传输问题,该文首先分析多模块功率不平衡原因,然后提出基于三重移相(TPS)调制的串联侧功率平衡策略.针对ISOP系统多模块间参数差异问题,提出多模块参数差异估计方法,该方法无需增加额外的电流或电压传感器,通过注入强制分量作为扰动而采集反映模块差异的特征量变化,对控制量进行补偿实现多模块功率平衡.仿真和实验结果表明,在多种扰动条件下,所提功率平衡方法可实现样机串联侧均压,在输出电压24V工况和10~435W功率范围下,系统在所提控制策略下能明显提高串联侧的电压平衡,工作效率达到90%以上.

Abstract:Thedualactivebridge(DAB)hastheadvantagesofhighvoltageutilization,highpowerdensity,andbidirectionalpowertransfercapability.Inmediumandhighvoltage-lowvoltageDCpowergrids,theinput-seriesoutput-parallel(ISOP)DABimprovesthevoltageoftheseriessideandrealizesalargevoltageconversionratio.However,problemssuchaspowerimbalancebetweenmodulesexist.ThispaperanalyzesthemoduledifferenceandpowerbalancecontrolforISOP-DABwithathree-levelneutralpointclamped(3L-NPC)half-bridge.Firstly,thispapercomparesexistingmulti-modulepowerbalancemethods,introducestheiradvantagesanddisadvantages,andanalyzesthestructureandprincipleoftheISOP-DABsystemwitha3L-NPChalf-bridge-Hbridge.Thereasonsforthepowerimbalanceofmultiplemodulesareanalyzed,focusingonthepowertransmissionimbalancecausedbydifferentmoduleparametersofthethree-levelhalf-bridgeISOP-DABconverter.Secondly,thispaperanalyzestherelationshipbetweenvoltage,current,andpoweramongISOP-DABmodules.Thefactorsaffectingmoduleconsistencyarediscussed.Theself-balancingabilityofthesystemunderdisturbanceisanalyzed,aswellasthedifferenceincontrolstabilitybetweenseriesandparallelsidesunderbidirectionalpower.ApowerbalancecontrolstrategywithoutsamplingvoltageorcurrentmoduleisproposedbasedonTPSmodulation,simplifyingthesamplingcircuitandcontroldesign.Thestrategyprovidesabackupsolutionincaseofsensorfailure.Then,anestimationmethodformulti-moduleparameterdifferencesisproposed.Itscoreideaistoinjectforcedcomponentsasdisturbanceandobservefeaturechangesreflectingmoduledifferences.Combinedwiththepowerbalancecontrolstrategy,theestimationmethodcanbeextendedtoNmodules.ThreemodulesaresimulatedinMatlab/Simulink.Theconstraintsofthecontrolparameterarestudiedtoavoidoverpowering.Thevariationtrendofthepowerboundarymarginisanalyzedconcerningthemodulenumberandpower.Finally,anISOP-DABconverterexperimentalplatformwithfieldprogrammablegatearrays(FPGA)controllersisdesignedtorealizethevoltageconversionfrom220Vto24V.Underfourdisturbancesofdifferentsizesandplusandminus,themoduledifferenceestimationmethodisverified.Intheoutputvoltagerangeof24Vand10~435W,thesystemcansignificantlyimprovethevoltagebalanceontheseriessideunderpowerbalancecontrol,andtheefficiencyishigherthan90%undermostpowers.

作者:李嘉进  马翔  谢宇帆  王天翔  舒泽亮Author:LiJiajin  MaXiang  XieYufan  WangTianxiang  ShuZeliang
作者单位:西南交通大学电气工程学院成都611756
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(10)
分类号:TM46
关键词:输入串联输出并联型双有源桥(ISOP-DAB)变换器  多模块功率不平衡  参数差异估计方法  串联侧均压  
Keywords:Inputseriesoutput-paralle-dualactivebridge(ISOP-DAB)converter  multi-modulepowerimbalance  parameterdifferenceestimationmethod  seriessidepressureequalization  
机标分类号:TM721TM46TM910.1
在线出版日期:2024年5月31日
基金项目:国家重点研发计划,国家自然科学基金输入串联输出并联型三电平双有源桥变换器功率与电压平衡控制策略[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(10)李嘉进  马翔  谢宇帆  王天翔  舒泽亮针对三电平半桥型输入串联输出并联(ISOP)型双有源桥(DAB)变换器的各模块参数差异而导致的模块功率不均衡传输问题,该文首先分析多模块功率不平衡原因,然后提出基于三重移相(TPS)调制的串联侧功率平衡策略.针对ISOP系统...参考文献和引证文献
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2024-12-14 03:04 上传
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