2023年3月24日晚上19:00,恒爱精诚团队在学术会议中心举办了本学年第1期读报活动。由五位研二同学针对各自的研究方向进行相关英文文献学习汇报,张兴和王涵宇老师担任本次读报的指导老师,全体研一同学到场参加本次读报活动并进行学习。
图1 读报活动现场
图2 读报活动现场
首先为李鼎朔同学进行题目为“基于相对增益矩阵的三相PWM变换器低开关频率电流控制与新型输出反馈解耦方法的耦合分析”的读报分享。对于三相PWM变换器来说,低开关频率时,控制策略方面会导致数字延时增大,该延时在d-q 坐标系下会引入交叉耦合,使得系统复杂,设计难度增加。
为解决延时增大和交叉耦合的问题,李鼎朔同学先介绍了现有的三种解决方案:相位补偿方案、分点相位补偿和复矢量比例积分控制的方法,由于数字延迟和 LCL 滤波器耦合存在相互影响,削弱了传统状态反馈解耦的效果,同时也影响相位补偿效果。于是文献提出引入相对增益矩阵的方法并采用输出反馈控制的方案,经过验证,所提解耦策略能够有效地消除系统的动态耦合问题。
最后师生交流环节,张老师
出PPT汇报要突出重点,汇报要有自己的学习感悟。王涵宇老师和李鼎朔同学对低开关频率部分进行了简单交流。
图3 李鼎朔同学进行读报
其次是吴新元同学进行读报分享,题目是:“强电网下并网变换器功率解耦控制”。读报开始介绍了当前构网型逆变器存在工频振荡/同步频率振荡的问题,现有解决方案中增大虚拟电阻对振荡仅能抑制无法消除,且该方法会使线路阻抗更加复杂,加重了有功以及无功之间的耦合,并且影响稳态效应。
针对上述问题,文献介绍了一种采用暂态虚拟阻抗的方法,但新的共轭极点带来了新的振荡,因此需要将电网强弱作为系统振荡的因素进行了分析。当SCR>4.5时,系统表现为低频振荡;当SCR<1时,系统表现为次同步振荡。对于交叉解耦的问题,由于控制器参数通过试错法得出,现有精确计算方法忽略了滤波器部分,强网下不稳定。因此设计了一种简化的解耦方法,同时也考虑了内环的影响。本文方案不足之处是抑制工频振荡的设计过于繁琐。
师生交流环节,张老师提出强网是什么类型的强网,有没有明显的边界?吴新元同学回答通过调整短路比SCR>4.5为强网,这时系统表现为低频振荡;当短路比SCR<1为弱网,这时系统表现为次同步振荡;SCR在1-4.5之间,则两种情况均会出现,属于一个过渡状态。
图4 吴新元同学进行读报
紧接着为王平洲同学对“两种广泛应用的构网型下垂控制微电网小信号稳定性比较研究”的读报分享。该篇文章从一个新的角度对两种构网型下垂控制的小信号稳定性进行了研究,指出两种控制在逆变器的不同位置调节角频率和电压幅值,从而产生不同的耦合电抗,同时经过HiL仿真验证了单环下垂控制具有更大的稳定性边界和更好的动态性能。研究结果促进了对构网型下垂控制设计的理解,有助于改善微电网的动态响应和稳定性。
师生交流环节,张老师提到PPT的制作要有美观性,同时对于文章中的一些理论和仿真波形要多进行自己的分析。
图5 王平洲同学进行读报
然后是鲍成昊同学进行读报,题目为“相移和调频结合的PFC双有源桥交-直流变换器”。基于传统两级式拓扑普遍在直流侧使用较大的电容,不利于提高功率密度。多级功率变换不利于效率提升,而单级式高频隔离型AC-DC变换器相比于两级式结构省去了中间级直流大电容,在体积、寿命及效率等方面具有明显的优势的背景下。鲍成昊同学介绍了该文献提出的一种相移和调频相结合的拓扑控制方案,该方案能够实现整个交流线路电压范围内的ZVS;同时在传统EPS调制𝑔(𝑡)和𝜔(𝑡)两个移相自由度的基础上,添加变频控制,能减小变压器电流有效值,但较为复杂。最后鲍成昊同学基于文献移相变频控制策略搭建了Plecs仿真,对上述方案进行了验证。并分析了在逆变工况下的缺点,由于该方案最大开关频率是有限的,在电网电压过零点附近会损失一个自由度,导致输入电流失真,并且引入了较大的THD。且在轻载的情况下,由于开关频率饱和区域在交流线路电压过零点附近扩大,会加剧畸变。
在师生交流环节,张老师纠正了鲍成昊同学读报中关于DAB拓扑中的解释错误,并指出文献中单级式高频隔离型AC-DC变换器具有一定的研究意义与创新性。
图6 鲍成昊同学进行读报
最后是肖相飞同学进行“具有全软开关和最小 RMS 电流的隔离式三有源桥式 DC-DC 转换器的效率优化方案”的读报分享。基于传统方案:使用多个独立转换器作为储能设备的中间级链接会导致变换器工作效率不高,电源变换系统体积大,转换系统复杂化,储能元件寿命短的背景下。引出本文以低导通损耗和开关损耗,提高整体系统效率为目标,对TAB进行综合效率优化的方案。该方案首先提出一个综合的多目标约束模型:扩大ZVS 范围,降低导通损耗和开关损耗;其次使用离线粒子群优化(PSO)算法来寻找所有全局最优工作点,避免复杂的解析解运算;再次利用频域分析方法建立了TAB变换器的通用性的分析模型;最后考虑寄生电容等影响,建立精确的ZVS约束。该方案结构简单、元件少、集成度更高和动态性能好;同时具有灵活传输能力、零电压开关操作、全电流隔离和宽工作范围内实现多向功率流的诸多优点。
最后在师生交流环节,王涵宇老师提出:“本文中的粒子群算法创新点在哪?对于局部最优解而不是全局最优解这个问题如何解决?”的问题。肖相飞同学回答:“如果参数不变,该问题将难以解决,但若参数可变,那么该问题将有一定缓解”。
图7 肖相飞同学进行读报
最后,张老师指出,读报要讲出问题和解决问题的思路,重在策略的分析,要像讲故事一样讲出其中乐趣,并鼓励大家做出文献方案设计过程和仿真重现的尝试。
最后感谢恒爱精诚团队组织本次读报活动以及各位同学对团队读报活动的支持。通过读报活动,我们不仅获得了新的知识和见解,也增进了相互之间的学习和交流。在未来的学术生涯中,希望大家能够保持这种学习和交流的热情,不断挑战自我,拓宽自己的学术视野。本期读报活动圆满结束,期待下一次的学术交流活动!