双有源桥串联欠谐振变换器的最小回流电流控制

该文采用时域分析法对双有源桥串联欠谐振电路进行了分析,得到电感电流在稳态时的表达式并推导所有开关管实现软开关的条件。由于电压增益偏离1时仅采用移相控制难以实现所有开关管的软开关,因此,该文在传统移相控制的基础上,引入额外的变频控制策略,使得电路在不同的电压增益和负载条件下都能有较好的软开关性能。然而,软开关的实现会增加电路的回流电流,影响电路的传输效率。该文对所提出的变频移相控制进行了进一步的优化,使其可以在确保电路实现软开关的同时产生最小的回流电流和电感电流有效值。所提出的控制策略在一台2 kW的样机中进行了验证。

基于平面磁元件的LLC变换器相关参数的整体优化设计方法

平面磁心和印制电路板(PCB)绕组的可定制化设计和可重复性制造,为进一步提高LLC变换器的效率和功率密度提供条件。对于工作频率、谐振腔参数、平面磁元件尺寸等数量多、连续性强、对变换器整体效率影响存在耦合关系的设计参数,采用传统的分步优化设计方法难以实现变换器最高整体效率。为此该文提出一种基于平面磁元件的LLC变换器工作频率、谐振腔参数和平面磁元件尺寸的整体优化设计方法,在满足实际工程要求的前提下,以实现理论最高峰值效率为目标,可进一步得到全局最优的设计参数。基于此方法设计一台3 kW高效率、高密度LLC变换器,并进行了实验验证。实验结果表明:变换器功率密度510 W/in^(3)(1in3=1.63871×10^(-5) m^(3)),峰值效率99.0%,满载效率98.3%,与所提出的设计方法得到的理论结果接近,证明了该设计方法的正确性和有效性。

基于混杂系统模型的DC/DC电力电子电路参数辨识

基于混杂系统理论构建了电力电子电路的混杂系统模型,并基于该模型提出了电力电子电路参数辨识的一种方法,可应用于故障趋势判断和预知维护。文中给出了6种DC/DC电路的混杂系统模型,并以Buck电路的滤波电感、滤波电容及其等效串联电阻的参数辨识为例,通过实验验证了这一方法的有效性。

兼顾电感电流连续导通和断续运行模式的DC/DC电路建模和参数辨识

电力电子电路作为开关型功率变换器,其离散事件与连续时间动态特性相互作用,使其呈现混杂系统的动态特征。给出电力电子电路基于混杂系统的统一模型,并在此模型的基础上提出一种能应用于故障诊断的参数辨识法。建立Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、反激式直流变换、正激式直流变换等6种DC/DC电路的混杂系统模型,并且上述模型兼顾了电感电流运行在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)。基于上述模型,以Buck电路为例,给出应用最小二乘算法对该模型的参数进行辨识的方法。通过Buck电路的滤波电感、滤波电容和电容ESR的辨识实验验证了这一方法的有效性。

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制

电力电子电路作为开关型切换系统,其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用,因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论,给出了对二阶DC/DC变换器在连续工作模式(continuous current mode,CCM)下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性,根据稳定条件,提出了一种新型的类滑模控制策略,并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究,验证了该方法的有效性,同时提出了改进措施,以满足实际应用需要。因此,与传统的状态空间平均法相比,基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理,理论上可以得到比较精确的模型,实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。

电流源型LCL谐振式变换器的研究

该文主要研究在一定条件下可实现输出恒流特性的LCL谐振变换器及其优化设计。阐述LCL谐振变换器工作于恒流源模式下的工作过程及其实现恒流特性的原理。为分析变换器工作于非谐振频率时的特性,给出不同品质因数下,开关频率变化时,变换器的电流增益特性曲线及谐振电感电流有效值、电容电压有效值的关系曲线,并分析得到品质因数的选择对变换器的恒流特性及谐振元件电压电流应力的影响,提出基于品质因数的变换器优化设计方法。最后基于所优化设计的品质因数值设计一台额定功率为80W的LCL谐振变换器样机,实验结果验证变换器的恒流性能及品质因数值选择的合理性。

不平衡非线性负载下三相逆变器的建模与控制

为缓解实际应用场合中不平衡非线性负载对三相逆变器输出电压的影响,并改善混合负载切换时的动态特性,本文提出了基于广义状态空间平均的建模方法和电感电流滑动平均的控制策略。通过广义状态空间平均法对平衡负载下的逆变器进行了准确的建模,并在dq0坐标系下设计了PI控制器,最后利用电感电流滑动平均方法使PI控制器适于三相不平衡负载和非线性负载。与传统控制方法的对比实验表明,本文提出的模型和控制策略能够在保证混合负载下三相电压平衡的基础上,较好地提高负载切换时的动态特性。

新型逆变器滑模控制方案研究

针对一种由两组独立对称的双向Buck变换器组合的新型DC/AC逆变器拓扑提出了滑模控制策略,实现信号的功率放大。给出了新型逆变电路的工作原理,对滑模控制进行了深入分析,并运用反函数变换替换参考源,在新建的相平面内改进了时不变的滑模面控制方程和控制规则。运用等效控制理论分析了滑模控制的存在和稳定条件,给出了滑模区域及动态设计和滞环控制设计依据。并且讨论了负载属性的影响以及寄生电阻对输出电压的影响。根据分析结果设计了滑模控制系数及系统参数。滑模控制方案使得滑模运动具有零阶动态特性,能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。实验结果证明了分析设计的正确性。

新型功率放大器时变滑模控制方案研究

该文针对一种新型双向Buck逆变器提出了基于时变滑模面的滑模控制策略。该逆变器采用了两组独立对称的双向Buck电路,结合滑模控制策略,实现高性能的交直流信号功率放大。该文给出了电路的工作原理,对时变滑模面方程进行数学建模分析,研究了线性时不变和时变滑模面的动态特性、滑模区域存在条件和稳定条件,并对产生正弦波信号的时变滑模控制系统进行了深入分析。滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。功率放大器可以实现交流信号的准确跟踪和放大,输出频率范围可达1000赫兹。通过1千瓦的实验得出结果,证明了分析设计的正确性。

基于神经网络的电力电子电路故障诊断

提出采用基于波形直接分析的神经网络故障诊断方法实现电力电子电路在线故障诊断，以三相整流电路为例，选用ＢＰ网络对其进行了有效故障诊断。仿真和实验表明，其方法是有效的。

原副边串联补偿的电压型耦合电能传输系统设计

在分析变压器原副边串联补偿的电压型感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统的电压传输函数主要参数的基础上,给出一种基于电压传输特性的ICPT系统参数设计方法。基于电路的建模和分析,给出系统的电压增益函数。以一手持式电子设备充电平台的应用为例,讨论系统主要参数变化对电压增益特性的影响,并给出部分参数的取值范围。基于模型参数的分析结果,给出了电压型ICPT系统的参数设计过程。实验结果证明了模型的准确性和所提方法的可行性。

一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法

对于LLC谐振式直流变换器,提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法。在LLC谐振式变换器的设计中,谐振网络参数的设计对于变换器的性能具有重要影响。该文在采用基波分析法对LLC谐振式直流变换器的电压增益特性、零电压开通(zero voltage switching,ZVS)条件、器件应力和谐振网络传输效率进行详细分析的基础上,指出基波近似分析方法不能准确反映谐振变换器电压增益特性的缺点,并提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法,给出其设计过程。基于所提出的方法设计的参数建立一台220W的样机,实验结果证实了所提出改进型设计方法的正确性和可行性。

逆变器并联系统开关环流的建模和分析

多逆变器并联系统中往往会存在环流,包括直流环流、工频环流以及开关频率环流。目前提出的环流分析和环流抑制的方法大部分都是针对直流、工频及其谐波环流的。而对于开关频率环流,并没有定量地分析开关环流与电路参数之间的关系。基于开关器件的开通和关断过程,该文提出了一种由于器件开关状态不同步而产生的开关频率环流的数学模型。另外,该文还详细研究和分析了开关环流与电路参数之间的定量关系。基于分析结果,进一步提出了能够较好地抑制开关环流的电路参数设计原则。实验结果很好地验证了所提出的数学模型的准确性和电路参数设计原则的有效性。

基于多智能体的三相逆变器并联系统功率灵活分配

传统方法实现的逆变器并联系统功率分配比例系数都是固定不变的,并不能很好地实现逆变器并联系统的智能化。因此从逆变器并联系统功率灵活分配的性能要求出发,将多智能体技术引入到三相逆变器并联系统中。首先,基于dq0坐标系下三相逆变器输出阻抗的分析,对系统功率加权平均的控制技术进行了研究;接着,根据多智能体系统的主要特征,分析将多智能体技术应用于分布式三相逆变器并联系统的原因和优势。然后,对基于多智能体技术的三相逆变器并联系统功率灵活分配工作原理进行了详细的分析;实验表明多智能体技术能够很好地实现三相逆变器并联系统功率分配的灵活性和自主性。

铝电解电容器退化分析与故障预诊断

从铝电解电容器的一般组成和结构出发,给出了适合实际电路应用的等效电路模型,阐述和分析了铝电解电容器的主要退化机理,在此基础上给出了铝电解电容器的寿命模型和退化参数表征。对获取等效串联电阻(ESR)的几种方法进行了分析和比较,探讨了在实际电力电子系统在线故障预诊断中应用的可行性,并在理论上推算了ESR随时间的变化趋势。

电力电子设备远程监控与故障诊断系统设计(英文)

针对电力电子设备中监控与故障诊断实时性要求高、数据传输量大、诊断原因复杂的特点，提出了一种具有强兼容性的基于工控机(IPC)和 PLC 现场控制分布式远程监控与故障诊断系统的新思路。结合电力电子技术、故障诊断技术以及网络技术，设计开发了一种三层 C/S 结构与 Internet 结合的电力电子设备远程监控与故障诊断网络系统，着重介绍了具有强兼容性的系统结构、现场监控兼容性设计、数据采集子系统和实时监控子系统等各部分子系统的设计和通信协议设计开发。

空间矢量简化算法在三相PWM电压型整流器中的应用

为了避免常规空间矢量控制方法复杂的反正切函数、正弦函数和平方根运算,提出了应用于三相电压型脉宽调制整流器的空间矢量简化算法.该方法根据两相笛卡儿坐标系上的电压空间矢量,直接确定电压空间矢量所在扇区,从而计算出当前的开关状态及控制占空比.避免了传统控制策略中关于反正切正弦查表等繁杂工作,简化了运算过程.此外推导出了适用于此三相整流系统的建模和控制环设计.通过实验验证了此简化算法和控制环设计的有效性.将此简化算法应用于三相PWM整流电路,得到对称连续正弦的输入电流实验波形,实现了单位功率因数整流.

电流型松散耦合电能传输系统的建模分析

在介绍了松散耦合电能传输(ICPT)系统的基本概念和结构的基础上,对其特性进行了一些讨论,利用互感模型提出了一种对电流型ICPT系统建模的方法。由等效电路图,经过合理的近似和等效变换,对该系统进行了建模分析,并基于Steinmetz方程,对变压器的损耗进行了一些探讨,该模型可以用来较为精确地估算系统容量、输出电压、谐振频率等。最后通过实验进行了验证。

一种关于单相Boost功率因数校正器数字控制的改进算法

提出了一种改良的PFC数字控制策略,通过简化控制提高了工作效率。数字控制的主要问题就是开关频率与速度之间的矛盾,改进算法避免了常规平均控制算法在每个开关周期中大量的电路信号采样和复杂的输出占空比运算,使得大部分的运算和采样工作都可以在主循环(即多个开关周期)中完成。在每个中断程序中(中断频率与开关频率相同),只要进行电流采样和简单的计算即可。实验结果验证了此改进算法的有效性,不仅得到了高功率因数低谐波的功率因数校正电路,而且控制简单,减少了控制CPU的工作量,可工作在比平均电流控制高的开关工作频率。

电力电子变换器主电路拓扑辨识型

针对电力电子主电路拓扑辨识这一目标,提出了两种辨识方法。首先,利用开关支路电流变量为零或非零的信息可确定开关通断状态这一基本原理,通过检测一组拓扑线性无关的开关支路电流变量,可以实现电力电子电路的拓扑辨识。另一方面,基于电路的拓扑向量在不同电路拓扑中变化规律各不相同的基本事实,通过对最简拓扑向量的选取、验算及监测,可依据较少的检测量而实现电力电子电路的拓扑辨识。这两种方×法分别适用于复杂或简单的电力电子电路。