超音速两相流极限升压能力的理论与试验研究

采用理论和实验的方法研究了一定汽水参数下的超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力以及主要结构参数对其的影响规律。计算与实验的结果表明:超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算值可达进汽压力的14倍左右,实验值可到进汽压力的2.6倍左右;混合腔和水喷嘴的几何尺寸是影响极限升压能力的最主要的结构参数;极限升压能力随混合腔收缩比增大而增大,随水喷嘴出口与混合腔喉部截面积比增大而减小,随蒸汽喷嘴喉部与出口截面积之比变化不大。计算和实验得到的结构参数对极限升压能力的影响规律是基本一致的。

一种提高升压能力的改进型Z源逆变器

Z源逆变器(ZSI)自提出以来以其自身的优点成为新能源领域的研究热点。但传统Z源逆变器在广泛应用的同时,其升压能力低的缺陷表现得越来越突出。提出一种提高升压能力改进型Z源逆变器,与传统Z源逆变器相比,在实现相同电压增益的条件下,改进型拓扑可使用更小的直通占空比和更高的调制因子,降低开关器件的电压应力和电流应力。详细分析了改进型Z源逆变器的工作过程、升压特性和调制原理,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。

具有升压能力的新型18脉冲自耦变压整流器

此处提出了采用DP型不对称式新型18脉冲升压自耦变压整流器的方案来代替航空/车载等交流电源前端传统二极管不控整流,有效减少了交流输入系统的谐波含量,显著提高了系统的功率因数。详细给出了新型18脉冲升压自耦变压整流器系统工作原理,以及硬件设计与参数计算方法。最后在理论分析的基础上,研制出一台额定功率为3.5 kW的实验样机并对实验结果进行了分析,表明了所提新型18脉冲升压自耦变压整流器及其参数设计的正确性。

一种高升压比的Z源逆变器

传统Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时桥臂不需要死区时间,变换器的可靠性高。引入的无源网络替代了Z源逆变器中和电源正极相连的电感,和传统Z源逆变器相比,可实现更高的电压增益。本文将这两种变换器作了比较,相对于传统的Z源逆变器,高升压比的Z源逆变器不仅具有更高增益的升压变换能力,而且降低了电容电压应力和电感电流纹波。本文在理论研究的基础上,基于简单升压控制方法的实验结果验证了该拓扑的优点。

基于开关电容网络并联的单开关升压变换器

在新能源并网发电系统中,传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大、效率低等问题,为此,本文提出了一种基于开关电容网络并联的单开关升压变换器。详细分析了该变换器在CCM模式下的工作原理和工作性能,并搭建了实验模型,实验结果表明:①在不增加开关器件电压应力的情况下,随着并联的开关电容开关电容网络个数的增加,变换器的升压能力逐渐增强;②输入电流和输出电压纹波小;③变换器中只有一个开关管,控制电路简单;④输入电源的位置具有随意性。

一种新型的高升压增益准Z源逆变器

提出了一种新型的高升压增益准Z源逆变器(HBG-qZSI)拓扑结构,该拓扑将抽头电感与改进型开关电感结合,相比于匝比系数为1的抽头电感Z源逆变器,匝比系数为2的高升压增益准Z源逆变器大大提高了升压能力,并降低了器件的电压应力。将HBG-qZSI与其他4种典型的Z源拓扑在升压能力和器件电压应力方面作了比较。并通过仿真验证了理论的有效性。

基于关电容网络的双输入升压变换器

基于关电容网络串联放电、并联充电和多个网络累加升压的工作特性,提出了种新型双输入升压变换器。分析了该变换器在连续工作模式下的工作原理和工作性能,进行了仿真分析,并搭建了实验模型。仿真与实验结果表明:该升压变换器升压能力强;关器件的电压应力、输入电流纹波和输出电压纹波小;所有关管由同控制信号隔离驱动,控制电路简单;实现分时供电或同时供电,元器件利用率高。

矿用级联准阻抗源DC-DC升压变换器

提出了一种新型的矿用级联准阻抗源DC-DC升压变换器,分析了其电路基本结构和工作原理,推导了电路的相关电压关系。该电路克服了传统Z源变换器电压增益小、器件应力大以及输入电流断续等问题。应用MATLAB/Simulink对电路进行了仿真,并在仿真结果的基础上以TMS320F28335为核心搭建出试验电路,理论分析与试验结果相符,验证了此DC-DC变换器的可行性和正确性。

Z源逆变器及其多种改进拓扑结构的比较

相比于传统电压源、电流源型逆变器,Z源逆变器可以实现升降压变换,而且桥臂无需要插入死区时间,所以逆变器具有较高的可靠性。但同时传统Z源逆变器具有电容电压较高,存在启动冲击等问题。为了解决这些问题,研究学者提出了各种改进型Z源拓扑,但这些拓扑只能改进传统Z源逆变器的部分缺陷,而且改进的缺陷各不相同,这就导致使用者难以准确选择拓扑结构。为此,对常见的多种Z源逆变器拓扑进行了理论分析和仿真研究,从应用场合、性能优劣等方面进行了区分,以为使用者提供参考。

开关电感型Quasi-Z源逆变器

提出了一种开关电感型Quasi-Z源逆变器的拓扑,该拓扑用开关电感代替传统Quasi-Z源的电感,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,在相同直通占空比的情况下增大了其升压倍数,而且在较小的直通占空比情况下即可实现任意倍数的升压,给调制因子较大的取值空间,提高了输出电压的质量与系统的稳定性。采用改进的空间矢量实现了对改进Quasi-Z源逆变器的控制。仿真和实验证明了该拓扑在相同直通占空比的情况下具有更高的升压倍数的新特性。

改进型准Z源逆变器

为了解决传统Z源逆变器升压能力有限、阻抗网络中电容电压过大、输入电流不连续等问题,提出了一种改进型准Z源逆变器——开关电感升压型准Z源逆变器(SB/SL-q ZSI)拓扑。该拓扑除了具有传统准Z源逆变器的优点外,还实现了任意倍数的升压;相同电压增益下,降低了电容电压应力;较小的直通占空比即可获得较高的升压因子,增大了调制比范围,提高了输出电能质量和系统稳定性;同时新拓扑减少了电感和电容器件的使用,降低了系统的体积和重量。运用伏秒平衡法对其进行了理论分析,并采用3次谐波注入调制策略进行了仿真和实验,结果证明了新拓扑的正确性和优越性。

增强型Z源逆变器

Z源逆变器利用特殊的X型LC网络实现升降压功能,同桥臂允许直通,提高了逆变器的可靠性。但传统Z源逆变器的升压能力有限,不适用于需要高升压增益的场合。提出一种增强型Z源逆变器拓扑,其具有以下优点:显著增强了逆变器的升压能力,扩大了Z源逆变器的应用场合;实现高调制因子,提高整个逆变器输出的电能质量;有效地降低Z源网络电容的电压应力,有助于减小系统的体积和成本。对增强型拓扑进行了稳态分析,仿真和实验结果验证了该逆变器拓扑的特点。

改进型开关电感准Z源逆变器

为克服传统Z源逆变器的不足,提出了一种改进型开关电感准Z源逆变器,用自举电容代替了传统开关电感中的一个二极管。与前人提出的拓扑相比,改进型拓扑不但提高了升压能力,保证了输出波形的质量,而且使电容及开关器件的电压应力得到了降低,同时也减小了电感电流的脉动。对改进型拓扑结构进行了理论分析,仿真及实验结果验证了该拓扑的可行性。

开关电感Boost变换器建模与仿真分析

针对光伏发电系统中传统Boost变换器的升压能力问题,将开关电感结构嵌入传统Boost变换器中,分析变换器功率开关器件的"ON"和"OFF"状态的工作机理,建立升压增益比与开关器件周期占空比之间的关系。利用状态空间平均法建立开关电感Boost变换器的数学模型,并在此模型基础上,对功率开关器件的不同工作频率进行仿真分析。仿真结果表明,开关电感Boost变换器不仅比传统Boost变换器具有更高的升压能力,而且在高开关频率下也能有效减小输出量的纹波,提升变换器的转换效率;同时也验证了模型的合理性和正确性,为工程实践设计提供理论支撑。

基于DZSI光伏发电系统的SVPWAM策略研究

Z源逆变器已开始应用于分布式光伏发电系统中,但传统的Z源逆变器存在升压能力有限、输入电流不连续和启动冲击等问题。采用一种新型的二极管辅助延展型Z源逆变器结构,它能够有效解决传统Z源逆变器的不足。同时,提出了一种基于Z源拓扑的新型调制策略?空间矢量脉冲宽度幅值调制(SVPWAM)策略,它通过消除每个扇区的零矢量,且在每个扇区仅在具有开关动作的单相桥臂插入直通零矢量,从而能够大大降低开关频率。软件仿真和实验结果都表明该调制策略相比于SVPWM调制,它能够更有效地降低逆变器开关损耗和谐波含量,并提高电压利用率。

改进型Quasi-Z源逆变器

传统Quasi-Z源逆变器通过直通零矢量实现单级升降压,但随着输出电压的升高,电容电压越来越大,增加了对器件的要求。提出两种改进型Quasi-Z源逆变器拓扑,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,具有以下特点:有效降低电容电压峰值及稳态电压;有效降低电路启动时电感电流峰值;有效降低器件要求,提高了系统可靠性。在理论研究的基础上,通过仿真结果验证了改进型Quasi-Z源逆变器的正确性和优越性。

开关电感Z源三电平中点钳位逆变器的研究

Z源三电平中点钳位逆变器有效地结合了Z源网络的开关电感特性和三电平逆变器的特点,但升压能力有限。针对这一问题,文章提出了开关电感Z源三电平中点钳位逆变器。新逆变器通过改进电路拓扑获得了更强的升压能力,能显著提高系统的输出电压。文章采用改进载波同相层叠调制法控制开关管的工作,该方法简单、可靠、易于实现。仿真结果验证了新拓扑的可行性及有效性。

新型开关电感型准Z源逆变器

为提高煤矿井下应急供电系统的可靠性,提出并设计了一种新型开关电感型准Z源逆变器电路拓扑作为应急电源系统主电路。分析了其拓扑结构和工作原理,利用伏秒平衡原理推导了电路各部分的电压关系,这种新型拓扑具有升压能力强、电容器电压应力小的优点。并在此拓扑的基础上提出了一种多级联开关电感型准Z源逆变器,升压能力进一步得到提高。最后,在基于简单升压控制下利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,仿真结果表明了理论分析的正确性和可靠性。

一种改进型Quasi-Z源逆变器

在保留Quasi-Z源逆变器优点的条件下,提出一种改进型Quasi-Z源逆变器拓扑.在升压能力相同时,改进型Quasi-Z源逆变器有效降低电容启动电压、稳态电压及电路启动的冲击电流.另外,在采用相同电容、电感器件的情况下,能承受更高的调制因子,提高了输出电压的质量与系统的稳定性.在理论研究的基础上,基于简单升压控制下的仿真结果验证了改进型的正确性和优越性.

开关电感型级联准阻抗源DC-DC变换器

针对传统准Z源自身存在的不足,设计并提出了一种开关电感型级联准阻抗源DC-DC拓扑结构。分析了电路的基本结构和工作原理,利用伏秒平衡原理推导了电路各部分的电压关系。与普通的开关电感型电路拓扑相比,这种电路结构具有较高的升压功能;而且电容器电压应力明显改善,给出了MATLAB/Simulink仿真分析结果。最后通过以DSP为核心的实验电路进行了实验验证,仿真和实验结果均验证了该电路的可靠性和可行性。