级联型电力电子变压器固定轮换混合PWM调制算法

电力电子变压器已在智能电网、混合微网等领域得到广泛关注,提高工作效率对其广泛应用具有重要意义。针对电力电子变压器输入级H桥的损耗情况,提出一种固定轮换混合PWM调制算法。该调制算法可使PET各输入级单元在每个轮换周期内的工作模式进行规律性变化且每个时刻仅有一个单元处于高频开关状态,在保证各单元功率均衡输出的条件下,使系统整体开关频率降低,器件开关损耗减少,从而提高电力电子变压器的效率。此外,该调制算法易于实现,无需复杂控制策略。最后搭建小功率实验平台,通过与载波移相调制下电力电子变压器的效率相比较,验证了所提调制算法的有效性。

基于混合PWM模式的步进电机的研究

以往的调制技术是通过模拟的或者简单数字来实现的,实验证明这种技术不能发挥电机的最大性能。而将DSP驱动器或微控制器应用到步进电机上,采用混合PWM脉宽调制技术后,步进电机的性能得到更好的提高,从而能够实现我们对其更多的要求。

适用于混合PWM调制的MMC子模块改进均压控制

模块化多电平逆变器在混合PWM调制方式下,为解决传统降频方式导致的某些子模块长期处于PWM状态,造成子模块间开关频率不均,以致影响器件寿命等问题,提出一种基于保持因子的子模块电容电压改进控制方法。分析了引入保持因子后各子模块的状态转换过程,及产生子模块间频率不均衡的原因,确定了各状态子模块保持因子的取值要求。仿真结果验证了该改进均压方法的有效性,与传统均压控制相比,该方法能显著降低并且均衡各子模块的开关频率。

三相混合钳位五电平PWM整流器的研究

二极管钳位型多电平PWM整流器由于其诸多优势得到广泛的研究与应用,但直流母线电容电压不均衡问题将其应用一直局限于三电平拓扑。针对这一问题,采用一种混合钳位五电平拓扑应用于PWM整流器,分析该整流器在特有的交替混合PWM调制方式下的电路工作模态,开关电容电路等效电容的计算及适用于该变换器的双环控制算法。实验结果表明,该五电平整流器实现了直流母线电容电压的均衡与稳定,有效抑制了交流侧输入电流的畸变,实现了功率因数校正。

基于混合模式PWM二相步进电机驱动控制的研究

针对步进电机转速不够平稳、低速转动存在振动和明显的步进现象,在研究二相步进电机数学模型、深入分析两电平PWM和三电平PWM在步进电机驱动控制中的优缺点的基础上,提出一种适用于步进电机微步驱动控制的混合模式PWM微步驱动控制方法。仿真结果验证了该控制方法的有效性:该控制方法实现了二相步进电机定子绕组电流分别按正、余弦规律等角度进行变化、步进电机微步运行,达到改善电机步进现象的目的;同时,电机转速平稳,解决了步进电机低速转动时的振动和转速不够平稳的问题。混合模式PWM微步驱动控制方法使步进电机定位控制精度有了很大提高。

基于改进PWM的低开关频率SPMSM电流纹波抑制

传统SVPWM由于其电压利用率高等优点被广泛应用在电机控制中,然而随着开关频率的降低,输出电流纹波会加剧,其将面临系统损耗增加、输出转矩脉动等问题,对系统稳定性和动态性能带来不利影响。针对这一问题,本文提出了一种基于改进混合PWM的电流纹波抑制策略。通过构建静止坐标系下的电流纹波矢量模型,分析了低开关频率下的纹波加剧的原因。通过分析电压矢量作用时间和顺序与电流纹波之间的关系,选取了两种能够抑制电流纹波的开关序列。通过在线计算不同序列的电流纹波并根据结果切换输出,实现了对低开关频率下电流纹波的有效抑制。搭建了实物实验平台,实践验证了该抑制策略的有效性和可行性。

具有混合控制策略的宽输出双全桥LLC谐振变换器

针对宽输出电压范围应用中传统频率控制的LLC型谐振变换器存在开关频率调节范围宽、循环电流大及难实现高效运行等问题,提出1种具有定频移相-定频PWM混合控制策略的双全桥LLC型谐振变换器,以适用于较宽输出电压范围。其由2个全桥LLC型谐振变换器共用1个桥臂组合而成,输出电压通过定频移相-定频PWM混合控制进行调节,使该谐振变换器实现4倍电压增益范围以获得较宽输出电压,同时解决传统频率控制中循环电流过大及在移相控制移相角小时的软开关不能实现问题,提升系统效率。该转换器开关频率工作在谐振频率点,电压增益与负载无关且有助于磁性元件设计,在全负载范围内实现软开关。最后给出详细的电路工作原理分析并通过仿真进行验证,搭建实验平台验证了所提变换器的可行性和有效性。

基于载波重构的混合多载波PWM技术

针对载波移相和载波同相层叠调制技术应用于级联H桥逆变器时分别存在的输出电压谐波性能差和输出功率不均衡的问题,对CPS-PWM技术中的三角形载波重新构造,提出了一种基于载波重构的混合多载波PWM调制技术。利用IPD-PWM技术中垂直层叠分布的小三角形的腰取代CPS-PWM中的三角形载波,通过状态空间平均法计算出在重构后的载波下逆变器输出电压的基波幅值和各个级联单元的输出电压,并和逆变器在CPS-PWM和IPD-PWM技术下的输出电压做了对比分析。以七电平CHB逆变器为例,采用混合多载波PWM调制技术时的仿真和实验结果表明:输出线电压谐波性能与采用IPD-PWM调制技术时完全一致,并且和CPS-PWM调制技术一样能提高的逆变器等效开关频率和能实现级联单元间功率自然均衡,且输出电压基波幅值也与采用IPD-PWM和CPS-PWM技术时相等。

混合谐振PWM无桥PFC变换器的研究与设计

有桥Boost PFC变换器拓扑因整流桥的存在而影响了转换效率的提升;图腾柱无桥拓扑在输入电压换向时需改变主控管致使线电流过零处存在较大的尖峰。为此,研究嵌入谐振模态的混合型无桥PFC拓扑,以消除图腾柱PFC在输入电流过零点的尖峰,实现正负半周的平滑切换。分析了变换器在连续导电模式(CCM)的工作原理并进行了参数设计,研制出一台300 W基于GaN器件的混合谐振PWM无桥PFC变换器的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

交错并联双向Buck/Boost集成LLC谐振型三端口直流变换器

将交错并联双向Buck/Boost电路与全桥LLC谐振电路通过共用全桥开关单元集成在一起,提出了一种新型的三端口直流变换器,实现了器件共享,降低了体积和成本。该三端口变换器包括两个双向端口和一个隔离的单向输出端口,通过PWM+PFM的混合调制策略,可实现端口间功率流的灵活控制。与传统的移相全桥集成型三端口直流变换器相比,提出的变换器输入电流纹波小,可在宽电压和功率范围内实现一次侧开关管的零电压软开关(ZVS)和二次侧整流二极管的零电流软开关(ZCS)关断,开关损耗小,而且不存在占空比丢失、变压器直流偏磁等问题。研究了该三端口变换器的工作原理、工作模式和端口功率传输模式,并对其增益、软开关等特性进行了深入分析,最后搭建了一台500W的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性和理论分析的正确性。

适应机车功率波动特性的高压铁路功率调节器控制策略

为了降低降压变压器的安装空间及磁饱和等因素给铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)工程应用及治理效果带来的不利影响,模块化多电平换流器的铁路功率调节器(railway static power conditioner of modular multilevel converter,MMC-RPC)成为研究热点。但现有的MMC-RPC控制策略没有考虑电力机车实际负荷功率及电流波动特性对MMC各子模块电容电压影响,使其电容电压波动较大。为此,根据电力机车功率及负荷运行特性,采用混合PWM调制策略,既能满足开关损耗低的要求,又能适应电力机车动态运行特性下MMC-RPC各子模块电容均压波动范围。最后,通过仿真和实验结果验证了MMC-RPC输出性能相对传统二电平RPC的优越性,采用的混合PWM调制策略能够使得MMC-RPC适应电力机车实际负荷功率及电流波动特性,各子模块电容均压波动幅值均有效控制在±5%范围内。

TIG焊提升引弧控制电路的研究

为了改善现有引弧方法存在的缺陷和不足,研究和开发了新型引弧技术。在保持TIG焊原有优点的基础上,介绍了一种TIG焊提升引弧控制电路,重点探讨利用PWM和PFM两种调制方式相结合控制引弧过程的方法,并深入分析其原理。通过波形测试、外特性测试和相关工艺试验对电路进行检测。实验结果表明:采用TIG焊提升引弧控制电路,可以获得较为理想的恒电流内拐式外特性曲线,引弧成功率93.3%,钨极损耗情况也明显少于普通接触引弧。该电路具有很好的实用性,同时这种引弧系统结构简单、装置轻便、造价较低、易于使用。

一种模块化航空有源滤波器的研究

航空有源滤波器(AAPF)是解决飞机供电系统中电能质量问题的一种先进方案,而模块化设计对航空有源滤波器灵活性、可维护性和可靠性的提升作用巨大。首先提出并研究了一种新型模块化航空有源滤波器,分析了主电路数学模型及其混合载波PWM(CH-PWM)调制方式;其次基于损耗对比分析进行了主电路拓扑优化,推导了模块均压控制律并给出了系统控制策略;最后进行了仿真和实验验证。结果表明,模块化航空有源滤波器能够有效补偿航空电网中由典型非线性负载产生的谐波和无功电流分量,三相电网电流的总谐波畸变率(THD)均在5%以下,补偿效果显著。

一种用于海洋沉积物加热酸化试验的超音频感应电源

海洋中的有机沉淀物热解反应后的CO_(2)浓度可以反映出该地区的能源分布和生态质量,所以为提高海底沉积物热解酸化实验的效率,设计了一种电压串联型,并具有移相PWM和PFM混和调功的超音频感应加热电源。利用COMSOL软件,采用磁-热耦合的仿真分析方法,对中国边缘海沉积物(ME3观测站点)加热的过程进行有限元仿真,确定了感应加热电源冷启动时电磁负载侧的热能传递过程和被加热材料的升温趋势,做出样机采集数据,绘制出待加热物质反应后的时间—温度曲线和温度—浓度曲线。实验结果证明:相较于SUNSET品牌的加热环节,加热速度至少提高50%。