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用于并网光伏系统最大功率点跟踪的二次升压变换器非线性动力学分析
摘要: 本文在参数空间内研究了光伏供电、高压增益单开关二次升压变换器经并网DC-AC逆变器负载时的非线性动力学特性。采用电阻控制方法设计变换器输入端口控制策略,确保慢时间尺度的稳定性。然而,在PSIM软件中基于全阶电路级开关模型进行的时域仿真表明:在较高辐照度条件下,系统可能在快时间尺度出现不良的次谐波失稳现象。通过推导系统模型并建立闭式表达式,实现了对不同类型参数下次谐波失稳边界的定位。理论结果与数值仿真及实验室样机实验测量高度吻合。所提出的建模方法和获得的研究成果可为太阳能光伏系统的功率调节变换器设计,以及其他类似能量转换系统结构提供重要指导。
关键词: 次谐波振荡、直流-直流转换器、最大功率点跟踪(MPPT)、非线性动力学、光伏(PV)、二次升压
更新于2025-09-23 15:23:52
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[IEEE 2018年能源转换大会暨博览会(ECCE)- 美国俄勒冈州波特兰市(2018.9.23-2018.9.27)] 2018年IEEE能源转换大会暨博览会(ECCE)- 基于氮化镓器件的高升压变换器共模噪声分析
摘要: 高增益升压变换器在可再生能源系统和电动汽车行业中有广泛应用。为提高功率密度,提出了一种带耦合电感的交错式高增益升压变换器。然而该拓扑结构必须符合CISPR标准才能实际应用。为此,通过建立等效噪声模型来识别该变换器的噪声源,这些模型揭示了电感绕组与不同噪声源的关联性?;贕aN FET设计了原型机进行传导发射实验测试,通过多项测试探究了各因素对噪声辐射的影响。测试结果表明:1)开关频率升高会导致噪声尖峰增加;2)变换器的噪声辐射确实与其工作模式相关;3)通过缩短开关电压转换时间,在低频段会产生高幅值噪声峰值。
关键词: 耦合电感、高升压、氮化镓场效应管、共模噪声、直流-直流转换器、电磁干扰噪声
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE IECON 2018 - 第44届IEEE工业电子学会年会 - 美国华盛顿特区(2018.10.21-2018.10.23)] IECON 2018 - 第44届IEEE工业电子学会年会 - 带MPPT模式与直流母线稳压的太阳能电池供电月球车无线电能传输系统基础研究
摘要: 由于月球夜晚表面温度极低,月球车曾因太阳能电池与车体间导线连接出现热损耗问题。本文提出一种无线能量传输系统,通过该系统将太阳能电池的能量传输至车体以避免月夜热损耗。通过降压转换器控制太阳能电池在最大功率点跟踪(MPPT)模式与降压模式间切换,经由无线能量传输系统向车体负载和电池输出适量能量。负载与电池接入由DC-DC转换器调控电压的直流母线。实验结果表明:系统在22W输出功率时整体效率约为48.7%。研究证实由于电力电子器件损耗,系统效率与功率等级密切相关——当系统功率提升至48.6W时,效率可提高至62.1%。
关键词: 直流-直流转换器,月球车,热泄漏,无线电力传输
更新于2025-09-23 15:22:29
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[2020年IEEE得克萨斯电力与能源会议(TPEC) - 美国得克萨斯州大学城(2020.2.6-2020.2.7)] 2020年IEEE得克萨斯电力与能源会议(TPEC) - 一种用于三电平光伏并网逆变器的简化直流电容主动电压平衡算法:结合共模电压抑制的主动零矢量空间矢量脉宽调制技术
摘要: 本文介绍了一种基于改进型三电平升压变换器拓扑的数字控制单相有源功率因数校正(PFC)整流器。与传统升压式系统相比,该新型PFC整流器的电感体积缩小约三分之一,开关损耗显著降低。其改进原理在于:采用3:1非对称有源电容分压器替代升压变换器的输出电容,并利用下游变换器级调节分压器中心抽头电压。这种非对称分压结构配合特定开关序列,在保持三电平变换器元件数量的前提下实现了四电平变换器特性。实验结果表明:相较于传统升压式PFC方案,该设计使电感体积减少66%;在与同等工作频率的标准三电平方案对比中,电感体积仍减小33%?;?00W/200kHz/通用输入电压(85Vrms-265Vrms)的PFC样机实测数据显示,其电感电流纹波仅为传统升压变换器的三分之一(同等电感减幅条件下),同时效率提升最高达6%。
关键词: 升压转换器、功率因数校正(PFC)、多电平转换器、交流-直流转换器
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2019国际智能信号处理与通信系统研讨会(ISPACS) - 台北, 台湾 (2019.12.3-2019.12.6)] 2019年国际智能信号处理与通信系统研讨会(ISPACS) - 基于DC/DC转换器PWM系统的太阳能电池能量收集研究与探索
摘要: 能量收集通常定义为收集光、热、振动及电磁波等能源,并将其转化为电能,为设备本身提供维持正常运行所需的足够能量。本研究利用阳光转化为能量输出,通过控制PWM技术的占空比来调节输出电压。该系统需要DC/DC设计,且输出具有较大电容,同时DC/DC后级滤波必须良好。CIGS太阳能电池(效率约20%)由铜、铟、镓和硒按特定比例组成,相比钽材料具有更宽的波长范围和吸收系数。
关键词: 脉宽调制系统,能量收集,铜铟镓硒,太阳能电池,直流/直流转换器
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2020年IEEE国际电力电子、智能电网与可再生能源会议(PESGRE) - 印度科钦(2020.1.2-2020.1.4)] 2020年IEEE国际电力电子、智能电网与可再生能源会议(PESGRE2020) - 一种适用于1-Φ并网光伏系统的新颖无升压变压器逆变器拓扑结构
摘要: 本文研究了一种适用于并网太阳能光伏系统的无升压变压器逆变器拓扑结构。该拓扑结合了直流-直流升压变换器和两级逆变器的特点。其主要特性包括:首先,所提拓扑保持光伏电源负极直接与电网中性线相连,因此光伏寄生电容上的共模电压(CMV)无变化,导致漏电流可忽略不计且效率更高。极低的漏电流使该拓扑非常适合无变压器并网光伏应用;其次,由于该拓扑具有升压功能,逆变器输出电压可高于光伏输入直流电压,使其适用于连接低压光伏组件。该拓扑采用简单专用的脉宽调制(PWM)方案,包含文中阐述的特定逻辑运算。文中详细阐述了工作模式、变换器设计、PWM策略及分析过程。使用MATLAB/Simulink环境对300W额定功率的并网系统进行仿真,所有结果均显示该系统具有更高效率且电网电流总谐波畸变率(THD)更低。
关键词: 光伏馈电系统,漏电流,两级逆变器,无升压变压器逆变器,直流-直流转换器
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2019年IEEE电力与能源学会大会(PESGM) - 美国佐治亚州亚特兰大(2019.8.4-2019.8.8)] 2019年IEEE电力与能源学会大会(PESGM) - 光伏接入配电网中开三角型分接电压调节器远程档位估计新方法
摘要: 我们描述了一种基于直流电的开放能源系统(OES)的总体概念和实际可行性,该系统提出了一种在本地社区内房屋之间交换间歇性能源的替代方式。每栋房屋都配备了一个直流纳米电网,包括光伏板和电池。我们通过增加双向直流-直流转换器和网络控制器来扩展这些纳米电网,从而可以通过外部直流电源总线在房屋之间交换电力。通过这种方式,需求响应波动不仅被本地电池吸收,还可以分散到系统中的所有电池上。通过结合使用电压和电流控制单元,我们实现了一个独立于物理过程的高级控制软件。另一层用于自主控制的软件基于分布式多智能体系统,采用类似点对点的架构处理电力交换。与软件并行,我们制作了一个四节点OES的物理模型,可以在其上模拟和比较不同的电力交换策略。初步结果显示,由于电力互换,太阳能替代率得到了提高,从而减少了交流电网的消耗。该概念的可行性已在冲绳一个全规模OES平台上的前三栋房屋中得到验证。
关键词: 微电网、电力传输、电力系统控制、直流互联电力系统、智能电网、直流配电、直流-直流转换器
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2020年IEEE国际电力电子、智能电网与可再生能源会议(PESGRE)- 印度科钦(2020.1.2-2020.1.4)] 2020年IEEE国际电力电子、智能电网与可再生能源会议(PESGRE2020)- 用于单相并网光伏系统的基于功率优化架构的变换器及其控制
摘要: 本文提出了一种基于功率优化的转换器及其控制方案,适用于低压太阳能光伏(PV)???。对于并网太阳能光伏系统,直流母线电压必须维持在最低水平以上以确保其正常工作。在优化架构中,每个光伏??榱右桓龇歉衾敫咴鲆嬷绷?直流转换器。这些转换器既能提升光伏电压,又能获取最大太阳能。当出现阴影遮挡、组件老化或各光伏??楣庹涨慷瓤焖俦浠保孟低橙阅苁迪肿畲蠊β首纷?。采用模糊逻辑控制(FLC)进行最大功率获取。每个配备高增益直流-直流转换器的光伏??榫尤牍仓绷髂赶?,再通过电压源逆变器(VSI)将直流电转换为交流电。通过控制电压源逆变器稳定直流母线电压、实现电网同步,并在馈入非线性负载时保持较低的电网电流总谐波畸变率(THD)。电压源逆变器的开关控制采用滞环控制策略。该模型基于MATLAB 2015a开发,并在不同工况下获得了仿真结果。
关键词: 单相电网、电压源逆变器(VSI)、直流-直流转换器、光伏(PV)系统、公共耦合点(PCC)、高增益、最大功率获?。∕PH)
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于CMOS的横向阵列多带隙聚光光伏系统能量采集方法
摘要: 本文提出了一种基于单元块级集成CMOS转换器的聚光光伏(CPV)系统能量收集方案。该CPV系统采用横向排列多带隙(LAMB)电池结构构建,是传统串联式系统潜在的高效低成本替代方案。子??榭槟诘牡ジ龅绯赝ü频缪蛊ヅ淞?,多输入单输出(MISO)降压转换器在为每种电池类型执行本地最大功率点跟踪(MPPT)的同时收集并整合能量。研究人员采用130纳米CMOS工艺开发了一款工作频率为10兆赫的微型化MISO直流-直流原型转换器。在45-160毫瓦功率范围内,该原型转换器在小型(4.8平方毫米)封装尺寸中实现了>92%的标称效率和>95%的峰值效率,该尺寸设计适配LAMB光伏电池块内的可用空间。结果表明LAMB CPV架构具有增强太阳能捕获的潜力。
关键词: 聚光光伏(CPV)系统、CMOS直流-直流电源转换器、能量收集、多输入单输出(MISO)直流-直流转换器、最大功率点跟踪(MPPT)
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2018年IEEE能源转换大会暨博览会(ECCE)- 美国俄勒冈州波特兰市(2018.9.23-2018.9.27)] 2018年IEEE能源转换大会暨博览会(ECCE)- 一种采用分布式控制的局部阴影光伏串新型差分功率处理架构
摘要: 本文提出一种应用于串联光伏组串的差分功率处理(DPP)架构,该架构使每个光伏元件都能在其局部最大功率点(MPP)运行,同时仅通过模块集成变换器(MICs)处理其总发电量的一小部分。每个变换器处理的电流是局部光伏元件MPP电流与局部光伏组串电流之差。这一特性使得MIC组件相对于最常见的DPP拓扑结构承受更小的电流应力,从而以更低的成本实现更高的系统效率。推导了所提系统的状态空间模型,并与传统DPP架构进行了对比分析。此外,针对串联光伏组串中大量光伏面板,提出了一种??榛舸丈杓品桨?。设计并搭建了三块光伏面板串联的硬件原型,以验证所提架构的有效性并通过实验展示其鲁棒性。同时测试了系统的??榛匦?,以确保MICs承受较低的电流和电压应力。
关键词: 分布式控制、最大功率点跟踪(MPPT)、差分功率处理、直流-直流转换器、光伏(PV)串、部分阴影
更新于2025-09-23 15:19:57