双向AC_DC变换器的单相系统控制与建模
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双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:双向全桥DC-DC变换器是一种常见的功率电子拓扑结构,广泛应用于电力系统中的直流电-直流电转换。
它能实现双向能量流传输,具有高效率、高稳定性和快速响应的特点。
但是在实际应用中,由于电力系统的复杂性和双向全桥DC-DC变换器自身的非线性特性,其建模和调制方法一直是一个研究热点和挑战。
一、双向全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双向全桥DC-DC变换器是由两个全桥逆变器和一个LC滤波器组成的,其基本结构如下图所示。
通过控制全桥逆变器的开关器件,可以实现能量的双向传输。
当需要从直流侧向交流负载供电时,将控制信号输入到逆变器,逆变器将直流电压转换成交流电压,并通过滤波器输出给负载;当需要将交流负载中的能量反馈到直流侧时,同样可以通过逆变器将交流电压转换成直流电压,再通过滤波器输出给直流侧。
1. 传统建模方法双向全桥DC-DC变换器的建模方法可以分为传统方法和基于深度学习的方法。
传统方法主要是基于电路方程的数学模型,包括控制部分和电气部分两个子系统。
电气部分的建模可以采用平均值模型、时域模型或频域模型等不同方法。
这些模型通常是基于理想元件和理想环境下的假设条件,不能完全准确地描述实际工作状况。
2. 深度学习建模方法近年来,随着深度学习技术的发展,基于深度学习的建模方法逐渐受到关注。
深度学习可以通过大量数据的学习和训练,构建出更为复杂和精确的模型,能够更好地拟合实际工作状况。
对于双向全桥DC-DC变换器建模而言,深度学习方法可以更好地处理其非线性特性和复杂动态响应,提高建模的准确性和适用性。
传统的双向全桥DC-DC变换器调制方法主要包括PWM调制和谐波消除调制。
PWM调制是通过调节逆变器的开关器件的占空比,控制输出波形的幅值和频率;谐波消除调制则是通过消除输出波形中的谐波成分,提高输出波形的质量。
基于深度学习的调制方法可以进一步提高双向全桥DC-DC变换器的调制精度和性能。
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计双向DCDC变换器是一种能够在不同电压和电流之间进行双向转换的电力转换设备。
它在许多领域中得到广泛应用,如电动汽车、太阳能发电系统和电池能量管理系统等。
为了实现对双向DCDC变换器的有效控制,需要研究和设计合适的控制方法。
在研究和设计双向DCDC变换器的控制方法时,首先需要考虑的是它的工作原理。
双向DCDC变换器由两个单向DCDC变换器组成,一个用于升压(Boost)转换,一个用于降压(Buck)转换。
在升压模式下,输入电压较低,输出电压较高;在降压模式下,输入电压较高,输出电压较低。
因此,要实现双向转换,需要控制两个单向DCDC变换器之间的电流和电压。
一种常用的双向DCDC变换器控制方法是电流控制。
在这种方法中,通过测量输入和输出电流,使用比例积分控制器来调节开关管的占空比,以达到要求的电流转换。
通过控制占空比,可以实现高效率和稳定性的电流转换。
然而,电流控制方法在输入和输出电压之间提供有限的控制灵活性。
另一种常用的双向DCDC变换器控制方法是电压控制。
在这种方法中,通过测量输入和输出电压,使用比例积分控制器来调节开关管的占空比,以达到要求的电压转换。
通过控制占空比,可以实现稳定和精确的电压转换。
电压控制方法在输入和输出电压之间提供更大的控制灵活性,并能够适应不同负载条件下的电压要求。
除了上述的电流控制和电压控制方法,还可以使用模型预测控制(MPC)方法来控制双向DCDC变换器。
MPC方法基于数学模型,并使用未来的状态和输入信息来优化控制性能。
通过优化控制输入,可以实现更好的响应速度和稳定性。
然而,MPC方法需要较高的计算量和较长的计算时间,因此需要高性能的控制器。
在设计双向DCDC变换器的控制方法时,还需要考虑到其保护功能。
例如,过流保护可以通过监测输入和输出电流来实现,一旦电流超过设定值,控制器将采取相应的措施,如降低开关频率或切断电源。
过压和过温保护等功能也可以通过类似的方法来实现。
单周期控制的双向半桥AC-DC变换器唐智;夏泽中;黄刚;苏洪扬【摘要】A modified one cycle control(OCC)based bidirectional half-bridge AC-DC converter was proposed. Compared to the conventional OCC based converter which fails to operate in inverting mode ,the proposed converter could operate stably in both rectification and inverting mode,thus bidirectional power flow with high power factor was realized,operation principles of the proposed half-bridge AC-DC converter were presented and analyzed,and the stability criterion along with the voltage balance of the bridge capacitors was derived. Simulation performance and the experimental results show agreement with theoretical analysis.%提出了一种改进型单周期控制的双向半桥AC-DC变换器.与普通单周期控制的变换器不能工作在逆变模式相比,所提出的变换器能稳定工作在整流模式和逆变模式,实现了能量的双向流动,并具有高功率因数的特点.介绍和分析了改进型单周期控制的半桥AC-DC 变换器的工作原理,分析其稳定性条件和桥臂电容电压的平衡问题.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2017(047)010【总页数】4页(P29-32)【关键词】单周期控制;双向变换器;半桥AC-DC变换器;高功率因数【作者】唐智;夏泽中;黄刚;苏洪扬【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;长园深瑞继保自动化有限公司,广东深圳 518057;国网恩施供电公司,湖北恩施 445000【正文语种】中文【中图分类】TM46随着光能、风能等可再生能源发电技术逐渐被广泛应用,可再生能源占总用电量的比重正在快速增加。
双向DC-AC变换器控制策略研究双向DC/AC变换器是一种能够将直流电能转换为交流电能,同时也可以将交流电能转换为直流电能的电力转换装置。
它在能源转换领域具有重要的应用价值,广泛应用于电力系统、电动车辆、可再生能源等领域。
为了实现双向DC/AC变换器的有效控制,研究人员提出了一系列控制策略。
其中,基于PWM控制的策略是最常用的一种。
PWM控制是通过调节开关器件的开关状态和开关频率,来实现对输出电压和电流的精确控制。
双向DC/AC变换器的PWM控制可以分为两个方向:正向控制和反向控制。
正向控制是指将直流电能转换为交流电能的过程。
在正向控制中,PWM控制策略主要包括电流控制和电压控制两种方式。
电流控制是通过控制开关器件的导通时间和导通频率,来稳定输出电流。
电压控制则是通过调节输出电压的幅值和频率,来实现对输出电压的精确控制。
反向控制是指将交流电能转换为直流电能的过程。
与正向控制类似,反向控制也可以采用电流控制和电压控制两种方式。
电流控制是通过控制开关器件的导通时间和导通频率,来稳定输出电流。
电压控制则是通过调节输出电压的幅值和频率,来实现对输出电压的精确控制。
除了PWM控制策略,还有一些其他的控制策略也被应用于双向DC/AC变换器的控制中。
例如,基于谐振频率的控制策略可以提高系统的效率和稳定性,基于预测控制的策略可以实现对输出波形的精确控制。
这些控制策略的研究,为双向DC/AC变换器的应用提供了更多的选择和改进。
综上所述,双向DC/AC变换器的控制策略研究是一个重要的课题。
通过不断改进和优化控制策略,可以提高双向DC/AC变换器的性能和效率,进一步推动其在能源转换领域的应用。
未来,我们可以继续深入研究控制策略,探索更多创新的方法和技术,以满足不断增长的能源需求和环境保护的要求。
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究-概述说明以及解释1.引言1.1 概述双向全桥DC-DC变换器是一种较为常见的电力电子转换器,广泛应用于电力系统、电动汽车、可再生能源等领域。
它具有高效能、高可靠性和灵活性等特点,可以实现双向能量传输和电压变换。
因此,对双向全桥DC-DC变换器的建模与调制方法进行研究具有重要意义。
概括地说,双向全桥DC-DC变换器由两个单相桥连接而成,其输入和输出可以分别是直流电压或交流电压。
通过控制开关器件的开关状态和占空比,可以实现能量的双向流动和电压的升降。
其基本结构包括四个功率开关器件、两个变压器和一组电容滤波器。
通过适当设计变压器和电容参数,可以实现不同电压转换比的变换功能。
为了更好地理解双向全桥DC-DC变换器的工作原理和性能特点,需要进行准确的建模和分析。
建模方法是研究的关键一步,可以基于功率平衡原理和电磁场方程建立数学模型,描述其动态特性和稳态行为。
同时,调制方法则是控制变换器工作状态的关键技术,可以利用不同的调制策略来实现对输出电压的精确控制。
本文旨在对双向全桥DC-DC变换器的建模与调制方法进行深入研究。
首先,我们将介绍双向全桥DC-DC变换器的基本原理和结构,包括其工作原理、拓扑结构和特点。
接着,我们将详细探讨双向全桥DC-DC变换器的建模方法,包括基于电压平衡方程和状态空间方程的建模方式。
同时,还将介绍常用的建模工具和仿真方法,以及模型参数的确定方法。
在建立准确的数学模型基础上,我们将重点研究双向全桥DC-DC变换器的调制方法。
我们将介绍常见的调制策略,如PWM调制、多谐波调制和频率调制等,并比较它们的优缺点。
同时,还将探讨调制参数的选择和调制器件的设计原则,以及调制方法与输出性能指标之间的关系。
在研究的结论部分,我们将总结本文的研究结果,归纳出双向全桥DC-DC变换器建模与调制方法的主要贡献和应用价值。
同时,我们也将讨论研究的局限性和未来的研究方向,以期进一步完善和拓展相关领域的研究。
基于切换模型的双向AC-DC变换器控制策略摘要:双向AC-DC变换器作为交直流混合微电网的重要组成部分,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。
本文基于切换系统理论,提出一种双向AC-DC切换控制方法。
该方法首先建立双向AC-DC切换动态模型,选取系统的储能函数作为共同Lyapunov函数。
基于此,设计了系统最优切换律并分析了该切换律条件下系统在切换平衡点处的稳定性。
为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对切换策略离散化。
仿真和实验结果验证了本文所采用的建模方法和控制策略的有效性。
关键词:双向AC-DC变换器;切换模型;电流控制本文基于切换系统理论,首先建立双向AC-DC切换动态模型,然后采用储能函数作为系统Lyapunov函数,以系统能量衰减最快为目标设计了最优切换控制策略。
同时为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对控制策略进行离散化处理。
由于直接对系统大信号过程进行建模,本文所得到的模型比较精确,增强了双向AC-DC变换器抗大范围扰动的能力。
相对于传统的SVPWM调制方法,该算法无需进行矢量计算,对复杂电路的建模和分析更方便。
本文最后进行了仿真模拟并搭建了实验平台,仿真和实验结果表明所采用的建模方法和控制策略有效。
1双向AC-DC变换器切换系统模型双向AC-DC结构如图1所示,其中,Ea、Eb、Ec为交流侧三相电压;ia、ib、ic为交流侧三相电流;Udc为直流侧电压。
R、L分别为滤波电抗器的电阻和电感;Ura、Urb、Urc为输入整流器的三相离散电压信号;C为滤波电容;kp(p=a,b,c)表征开关器件状态,定义kp=1表示第p对开关上桥壁开通,下桥壁关断,k=0表示下桥壁开通,上桥壁关断。
根据基尔霍夫电压定律,可以求出双向AC-DC变换器电流电压动态方程式中双向AC-DC变换器正常工作过程中,ka、kb、kc共对应8种有效开关组合,即:000、001、010、011、100、101、110、111。
混合动力汽车双向DC/DC变换器建模与控制双向DC/DC变换器是混合动力汽车中的关键技术之一,它主要的功能是使得电动机和储能元件之间的能量双向流动,实现汽车在行驶过程中对能量的回收。
首先分析了混合动力汽车双向DC/DC变换器的作用及其基本工作原理,然后,在不同工作模式下,通过分析确立了相应的控制目标,并分别建立了不同工作模式下的数学模型,进行双向DC/DC变换器控制器的研究与设计,最后,对提出的控制方案,通过仿真进行验证。
标签:双向DC/DC变换器混合动力汽车控制0 引言本文选择混合动力汽车中常用的双向Buck/Boost变换器作为研究对象,分析了其拓扑结构和工作原理,阐述了双向Buck/Boost变换器的数学建模及控制器的设计,重点分析了其启动模式、驱动/再生制动模式、充电模式的数学建模及控制器的设计。
最后对不同模式下的双向Buck/Boost变换器控制器的设计进行仿真验证。
1 双向Buck/Boost变换器的拓扑结构和工作原理1.1 拓扑结构图1表示了双向Buck/Boost变换器的拓扑结构。
输入侧为动力电池,输出侧用来驱动电机,当工作在Boost模式时,动力电池向负载提供能量;当工作在Buck模式时,负载向动力电池提供能量,从而实现能量的双向流动。
1.2 工作原理混合动力汽车的运行模式主要可以分为四种,启动模式,驱动模式,再生制动模式和充电模式。
当混合动力汽车启动瞬间,内燃机不工作,动力电池放电来启动汽车,此时,双向Buck/Boost电路的负载是启动电阻R;当混合动力汽车处于加速爬坡或重载的情况时,工作于驱动模式,动力电池经过双向Buck/Boost电路输出能量,驱动内燃机工作;当混合动力汽车处于减速制动的情况时,属于再生制动模式,此时能量经过Buck/Boost电路被动力电池回收;当混合动力汽车的电池能量不足,需要充电时,将工作于充电模式,负载经过Buck/Boost电路向动力电池充电。
双向DC—DC变换器建模与控制器设计作者:王晓明来源:《科技视界》2017年第25期【摘要】所谓双向DC-DC变换器是一种维持直流电压极性不变,可以进行能量双向传递的变换装置。
由于双向DC-DC变换器工作在升降压模式下特性相似,本文建立了升压模式下的动态模型,并设计相应的控制器。
【关键词】双向DC-DC变换器;Boost模式;数学模型;PI控制0 引言随着人类社会经济与科技的快速发展,资源匮乏、环境保护越来越得到人们重视,各国相继出台了较为严格的能源、环境保护政策。
采用双向DC-DC变换器可以大幅减轻系统的体积重量及成本,提升电池的使用效率,在电动汽车、电梯运行、太阳能发电储能系统、不间断电源(UPS)系统等领域具有广阔的应用前景,具有重要的研究意义。
1 拓扑选择与数学模型建立1.1 双向DC-DC变换器拓扑选择双向DC-DC变换器主要分为隔离型和非隔离型两类拓扑,其主要区别在于有无变压器。
首先,采用隔离方式的变换器,由于系统中包含电感、变压器等磁性材料使得整个变换器体积过大,而且此种电路比较复杂,元器件较多使得损耗较大,成本较高。
所以不予考虑。
其次,采用非隔离方式的变换器,其元器件种类和数量都比较少,电路简单易于控制,而且变换器体积较小效率高,因此本文采用非隔离型拓扑。
多重化并联的变换器能够提高其工作频率,使输出的电压纹波较小,同时也可以提高变换器的工作效率。
而且该变换器还有着较宽的输出电压范围,从而满足其充电和放电的基本要求。
因此,将多重化并联后的变换器应用于能量管理系统中将大大提高系统的性能。
最后采用两相交错并联双向DC-DC变换器,如图1所示。
1.2 交错并联Boost电路建模当电路工作在Boost模式下,S1,S3导通时,L1、L2的电压方程(3-1)为:vL1(t)=L1=v1(t)vL2(t)=L2=v1(t)当S1、S3断开时,L1、L2的电压方程(3-2)为:vL1(t)=L1=v1(t)-v2(t)vL2(t)=L2=v1(t)-v2(t)可以把v1(t)和v2(t)看做连续,并且在一个周期内近似不变,所以可以等效成在Ts 内的平均值,即v1(t)={v1(t)}、v2(t)={v2(t)}。