一种软开关推挽变换器最优谐振电感设计方法

针对储能系统应用,基于推挽DC/DC谐振变换器,提出了一种新型谐振电感设计方法,解决了采用低压电池供电的推挽升压变换器存在输入输出增益比和效率不能兼顾的问题,提高了推挽变换器的整机效率。介绍了软开关推挽变换器基本原理,分析了变换器的正反向增益特性,计算了变换器的各部分损耗,给出了损耗与死区时间的约束曲线,寻找到了最优电感量设计值,并通过仿真数据得到了验证。最后搭建了600W软开关推挽变换器实验样机,验证了该设计方法的有效性和实用性。

一种新的不连续PWM统一化实现方法

针对三相电压源逆变器,提出一种新的实现DPWMMAX,DPWMMIN,DPWM0,DPWM1,DPWM2,DPWM3(统称为DPWMx)调制策略的统一化方法。文中将6扇区矢量图划分为12扇区,对各种传统Ⅲ型DPWMx不连续调制策略参考电压进行分析与归纳,总结出Ⅲ型DPWMx不连续调制策略参考电压与其对应的Ⅰ型DPWMx连续调制参考电压的线性变换关系,并讨论Ⅰ型与Ⅲ型DPWMx调制策略的本质联系,从而为不连续调制策略的分析与实现提供一种新思路。理论上分析采用统一线性变换法实现各种DPWMx策略的可行性,仿真与实验结果验证了该方法的有效性与正确性。

准谐振Flyback变换器分析与设计

设计了一台65 W输出的准谐振反激变换器(QR-Flyback)。分析了QR-Flyback的谷底开通原理与开关损耗减小机制,对比了系统在不同工况下的频率特点与损耗特征,总结了变频控制的优势与不足。结合NCP1380控制器的跳频控制功能,对系统各部分的硬件电路参数进行详细设计,有效提升了整机效率。最后,通过仿真和实验验证了理论分析与参数设计的可行性。

三相并网逆变器内模控制的改进型GDPWM算法(英文)

针对单位功率因数并网的三相逆变器,推导三相并网逆变器内模控制方程,建立逆变器输出侧功率因数角随逆变器输出电流幅值变化的函数关系,深入分析传统常规化不连续脉宽调制(general discontinuous pulse width modulation,GDPWM)的特点,提出一种改进型最小开关损耗不连续调制(modified general discontinuous pulse width modulation,M-GDPWM)算法,该算法通过比较三相正弦参考电压之间的瞬时大小关系,或者逆变器输出三相电流的瞬时大小关系,来计算需要注入到三相正弦参考电压中的零序分量,从而无需像传统最小开关损耗不连续调制那样需要实时计算功率因数角,即可实现最小开关损耗控制。仿真与实验结果验证了所提M-GDPWM算法的正确性和有效性。

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。

光伏发电并网逆变器三相电流质量控制

针对太阳能电池的电流源特性,在光伏发电系统中采用电流型逆变器可以获得良好的控制效果。为适应逆变电流正弦度要求更高的场合,以三相电流型逆变器为研究对象,详细分析了三相电流型光伏逆变器主电路的工作原理,研究了三相电流型逆变器的空间矢量调制(SVM)方法。最后利用Matlab软件搭建三相电流型光伏逆变器主电路模型进行SVM调制仿真。通过电流FFT分析结果表明,采用SVM调制的三相电流型逆变器输出电流正弦度良好。仿真结果证明了SVM的可行性,有利于实现直流侧电压宽范围调节,为光伏逆变器优化控制提供了参考。

反激式光伏并网微型逆变器功率解耦控制

针对微型光伏并网逆变器体积小、效率高的要求,研究了反激式光伏并网微型逆变器的电路拓扑及其工作模态,加入了有源钳位吸收电路,并设计了一种功率解耦技术实现对直流侧功率波动的抑制。仿真与实验均搭建了1台额定功率为100 W,输入电压31 V,并网电压220 V/50 Hz的模型。仿真与实验结果表明,该微型逆变器可以可靠实现有源钳位技术,漏感能量吸收效果明显,功率解耦控制有效,达到预期目标。

隔离型三相并网逆变器的开关损耗优化控制

提出了一种降低隔离型并网逆变器开关损耗的增益型空间矢量脉宽调制(G-SVPWM)方法。对并网逆变器系统各部分的功率损耗进行了分析,并将其分为两种类型,其中铜损耗与铁损耗定义为不可控损耗,功率器件IGBT与二极管的开关损耗定义为可控损耗。可控损耗的降低可通过向SVPWM算法中的三相参考电压配置增益环节来实现。这种G-SVPWM控制方法简单,软件算法易实现,实验结果验证了其可行性与正确性。

考虑主磁路饱和与铁损的异步电机模型

通过推导任意同步旋转坐标系下考虑主磁路饱和与铁损的异步电机状态方程,研究互感与铁损等效电阻随压频比的变化规律,提出了一种互感曲线的工程辨识方法。采用多项式拟合互感与铁损等效电阻曲线描述主磁路饱和与铁损变化,建立了考虑主磁路饱和与铁损的异步电机仿真模型。仿真及实验的动态及稳态结果验证了仿真模型的正确性、有效性与精确性,为异步电机的高性能控制提供了一个更接近电机真实物理行为的实用模型。

单相级联七电平逆变器拓扑结构及其控制方法

针对传统多电平逆变器结构复杂等问题,提出一种单相级联七电平逆变器拓扑及其控制方式。该逆变器由三电平Boost电路和六开关逆变电路构成,利用三电平Boost电路调节中点电位,使得中间母线电容电压占比为1∶2,为实现七电平输出提供电位条件。相对于传统多电平拓扑,该拓扑使用较少的开关器件,简化了电路结构。由于中间母线电容电压控制效果是系统可靠运行的关键,所以在讨论电路拓扑的运行机理的基础上,建立直流侧电压控制系统数学模型,并据此提出一种电压控制方法,从而实现逆变器控制系统的有效运行。最后,借助系统仿真与实验验证了所提电路拓扑的可行性以及理论分析的正确性。

一种新颖的两级式光伏并网控制方法

光伏屋顶发电系统通常采用两级式Boost+逆变器的拓扑结构,为提高系统运行效率,提出了一种新型控制方法。实时判断光伏输出电压与电网瞬时电压绝对值大小的关系,当光伏输出电压高于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器停止工作;而当光伏输出电压低于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器执行直流母线稳压功能,后级逆变器控制实现最大功率点跟踪(MPPT)及单位功率因数逆变并网要求。通过仿真和实验验证了这种方法具有前级开关管动作次数少,能够有效地提高系统效率并同时确保系统并网电能质量等优点。

光伏发电三电平并网逆变器的LCL滤波器分析与设计

中点钳位三电平并网逆变器正在越来越多地被应用于新能源发电系统中,为更好地减小并网电流谐波,LCL滤波器因其优越的滤波性能也获得了广泛的应用。对于LCL滤波器的谐振峰问题,常用的控制算法包括无源阻尼控制和有源阻尼控制,有源阻尼控制由于克服了无源阻尼控制所存在的能量损耗缺点,逐渐成为研究热点。针对三电平并网逆变器拓扑结构以及基于电容电流反馈的有源阻尼控制策略,深入讨论了LCL滤波器参数的设计方法,实验表明所研究的滤波器设计方法是正确可行的。

基于光伏集成变换器的发电系统工作机理研究

对于光伏阵列部分阴影问题,提出由光伏组件和与其并联的双向反激变换器组成的光伏组件集成变换器(PVMIC),并由PVMIC组成新型光伏发电系统。针对PVMIC的睡眠、馈能、旁路二极管、DC module4种工作模式进行分析,深入研究了各种工作模式的运行条件,使得新型光伏发电系统可以根据运行条件选择不同的工作模式,保证系统始终工作在最优状态,所以该系统即使在阴影条件下也具有较高的系统转换效率和更大的光伏阵列输出功率。通过仿真和实验验证了其解决阴影问题的可行性。

具有低入网电流谐波的组合光伏发电系统研究

针对大功率并网逆变器在低负载率下并网电流总谐波畸变率(THD)普遍超过国家标准的问题,对并网发电系统结构进行改进,该系统由1台采用LCL型滤波器的三电平主逆变器和1台采用L型滤波器的电平辅助逆变器组成,输出并行通过隔离变压器连接主电网。根据光伏阵列功率大小,研究了2台逆变器的3种工作方式、参数设计方法和控制策略,使系统在宽输出功率范围内并网电流THD均满足国家标准要求。搭建了小功率等级的实验平台,实验结果验证了所研究改进型光伏并网发电系统的有效性和可行性。

基于CLLC谐振变换器的磁集成变压器优化设计

针对车载充电器后级DC/DC变换器,采用CLLC谐振变换器作为主电路拓扑,通过对变压器的磁芯尺寸进行自定义设计,实现用变压器漏感代替变换器谐振电感。为了减小变压器高度、提高功率密度,进一步对初步设计的变压器结构进行了优化,给出了磁芯优化改进的约束条件。最后通过有限元仿真以及样机实验验证了变压器设计理论的正确性和结构改进的合理性。