周翔-交直流微网中单级隔离软开关DC-AC变换器研究

来源:中国电机工程学会  发布时间:2024-09-02

周翔,现任西安交通大学电气工程学院助理教授,博士,硕士生导师。长期从事电力电子技术等方面工作,致力于新型开关变换器拓扑及其控制策略的衍生原理和理论分析,通过宽禁带半导体器件结合优化电路设计以及软开关技术极大地推高变换器开关频率、提升变换器效率和功率密度。

依托项目名称:交直流微网中单级隔离软开关DC-AC变换器研究

个人简介:

周翔,现任西安交通大学电气工程学院助理教授,博士,硕士生导师。长期从事电力电子技术等方面工作,致力于新型开关变换器拓扑及其控制策略的衍生原理和理论分析,通过宽禁带半导体器件结合优化电路设计以及软开关技术极大地推高变换器开关频率、提升变换器效率和功率密度。

其中,精确建立了半桥class-D功放的电源泵模型,推导了谐振变换器参数对同步整流管电压震荡的影响等。为了消除电源泵带来的问题,提出了一系列解决方案。相比于传统功放减小了40%损耗,推动了开关功放的发展。该技术已在音频功放产品中进行了应用,产生了社会经济效益。

近年来发表 30 余篇论文,其中以第一作者身份在国内外重要 SCI/EI 期刊发表论文11篇,授权中国专利2项、美国专利1项。获得第一届博士后创新创业大赛银奖以及“全国创新创业优秀博士后”称号。主持中国博士后科学基金、教育部产学合作协同育人项目等6 项,主研国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、加拿大自然科学基金等10项。

依托项目简介:

项目名称:交直流微网中单级隔离软开关DC-AC变换器研究

关 键 词:DC-AC变换器,软开关,单级功率转换,双向功率流动

项目摘要:研究内容和意义简介

随着我国光伏、风力发电及其储能的迅猛发展,兼具交流和直流微电网优势的交直流混合微电网成为高效开发利用分布式可再生能源的模式。在该系统中,需要大量的双向DC-AC变换器进行交/直流并网、连接交/直流负载、以及交直流微网间的互连。因此,提高DC-AC变换器的效率和功率密度成为重要的研究目标。

本项目针对交直流微电网的特点,提出双向功率流动的单级高频链逆变器(HFL-SSI),减小功率传递级数以提高变换器效率,通过电气隔离提供环流抑制能力。然而,此类电路拓扑难以实现所有开关管的软开关,限制了效率和功率密度的进一步提升。为此,本项目拟对以下内容展开研究:(1)研究HFL-SSI原边无损辅助电路衍生机理,实现原边开关管软开关;(2)研究HFL-SSI的调制控制策略,探索单双极性混合调制中零电平时序插入理论,实现副边开关管软开关。

本项目可实现适用于交直流微网DC-AC变换器的全负载范围软开关,大幅改善变换器的效率和功率密度,进一步提升交直流混合微电网对可再生能源的利用率。


图1 西安交通大学电气学院工作照


图2 在广东锐顶电力技术有限公司进行电源泵消除技术应用 (左为本人)


图3 在加拿大女王大学博士后期间实验室团队 (右二为本人)