基于二维空间矢量脉宽调制的准Z源逆变器电感电流纹波抑制策略

该文提出了一种适用于三相准Z源逆变器的二维空间矢量调制策略,其计算简单且能够有效减小准Z源网络电感电流纹波(脉动量)。该方法将准Z源逆变器的输出电压映射在二维坐标系的坐标轴上,依据三相电压的大小关系划分控制域,根据参考电压所在的控制域选择电压矢量和开关状态;并根据电感电流脉动量,将一个开关周期中的直通时间分成六小段,插入在零矢量首尾位置和两个非零矢量之间;以电感电流在直通状态与相邻的非直通状态间的净变化量等于零为目标,计算每段直通作用时间,实现了一个开关周期内电感电流纹波最小。该方法计算简单,且能够有效减小电感电流的脉动量。仿真和实验验证了该方法的有效性。

一种零输入输出电流纹波高增益DC/DC变换器的设计与分析

随着光伏发电成本逐渐降低,装机容量不断上涨,其并网问题也越来越受到关注。针对光伏发电并网系统对DC/DC变换器的需求,以二次型Boost变换器为基础,结合电容升压技术,提出一种同时具有零输入电流纹波、零输出电流纹波、高增益、低开关管电压应力等特性的DC/DC变换器。分析了其4种工作模式的工作模态,推导了电压增益公式与临界模式参数,并与近年来相关学者提出的同类型变换器进行了对比,最后搭建实验样机进行了验证。

一种低电流纹波高增益软开关直流变换器

提出了一种应用于新能源发电系统的低电流纹波高增益软开关直流变换器。在传统交错Boost变换器基础上,该变换器通过引入耦合电感和二极管、电容升压单元提高电压增益,耦合电感在整个开关周期过程中都传递能量,提高了磁芯利用率。输入侧工作在交错模式,两相电感电流纹波可以相互抵消,从而获得较低的输入电流纹波。由于耦合电感自身漏感的存在,减轻了整流二极管反向恢复问题,同时采用有源钳位电路回收利用漏感能量,实现了所有开关管零电压软开关,抑制了开关管关断电压尖峰,提高了变换器转换效率。详细分析了变换器的工作原理、电路特性以及软开关实现方法。最后,搭建了一台200 W的试验样机验证了理论分析的正确性。

低载波比下的双三相永磁电机低电流纹波变开关序列调制策略

双三相永磁同步电机适用于大功率牵引和传动系统,但系统需要运行在低载波比工况,导致电机电流纹波占比上升,电流质量下降,影响输出效率。因此,文中提出低载波比下考虑电流纹波抑制的双三相永磁同步电机变开关序列调制策略。首先,推导出双三相电机电流纹波计算通式,比较传统四矢量调制策略和三相解耦调制策略的电流纹波大小;随后,在三相解耦调制基础上,调整开关序列,通过分散矢量作用时间的方式降低了电流纹波峰值;此外,为了使电流纹波在整个电周期内维持较低水平,采取扇区细分的方式,对调制策略进行切换;最后,实验结果证明,所提方法能够提升电流正弦度,降低电流纹波和电机损耗。

基于电流纹波预测的交错并联三相逆变器任意功率因数全范围软开关策略

随着分布式能源的大力发展,新的并网标准要求并网逆变器具有更宽的功率因数运行范围,实现对电网的无功补偿;同时,为实现高频化及高转换效率,软开关技术是一种重要的途径。因此,文中提出一种基于交错并联三相逆变器拓扑的任意功率因数全范围软开关控制策略。采用断续脉宽调制通过变开关频率来控制电感电流脉动的大小,使开关管开通前开关管的输出电容放电至0,以实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS)。首先,分析采用电流脉动预测理论实现ZVS的工作原理;其次,给出不同功率因数下全范围ZVS所需的开关频率自适应运行原则等,基于电流纹波预测理论及负载环境计算和选取开关频率,因此在全范围及全功率因数均可实现ZVS;最后,通过搭建一台3.5 kVA全SiC MOSFET实验样机,验证所提出控制策略的有效性。

三电平NPC变换器电流纹波与EMI优化调制策略

针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹波的要求计算出开关周期与采样周期并合成最新的开关周期,形成反馈,从而实现变频调制。使随机周期分布在期望周期的周围,从而使变换器的谐波噪声和电磁噪声更加均匀地分布在较宽的频段上,以达到减少变换器电磁噪声的目的,并改善输出电感上的电流纹波。相关仿真及实验结果表明,相较于传统的调制策略,所提调制策略共模噪声降低了约20 dB/μV,差模噪声降低了约10 dB/μV,其输出电感电流纹波幅值也有相应的减少。

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。

低输入电感电流纹波二次型Boost PFC变换器

针对Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电感电流纹波大、电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题严重的缺点,提出将二次型Boost变换器应用于PFC变换器,简称二次型Boost PFC变换器,并分析其电路工作模态。当输入电感工作于连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)时,根据储能电感的工作模式(CCM和断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)),将CCM二次型Boost PFC变换器分为CCM-CCM二次型Boost PFC变换器和CCM-DCM二次型Boost PFC变换器。分析不同交流输入电压等级下CCMBoost PFC变换器和二次型Boost PFC变换器的输入电感电流纹波和占空比变化范围。结果表明,与CCM Boost PFC变换器相比,CCM二次型Boost PFC变换器减小了输入电感电流纹波和占空比变化范围。最后,通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

具有高增益、低输入电流纹波的Boost变换器研究

针对光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统,在传统Boost变换器基础上,利用耦合电感的原边替代基本Boost变换器中的独立电感,同时引入一个较小的辅助电感,提出一种单开关高增益、低输入电流纹波Boost变换器。耦合电感的使用,既增加了变换器的控制维度,又能在合适占空比条件下实现较高的电压增益;较小的输入电流纹波可以改善变换器对前端低压输入电源的电磁干扰;另外,该变换器中开关管的电压应力可以得到有效降低,有利于选取低电压等级、低导通电阻的高性能开关器件,以提高变换器的性能;详细分析了该变换器的工作原理及其稳态工作特性,并通过实验验证了理论分析的正确性与有效性。结果表明,所提变换器可以实现较高的电压增益和较小的输入电流纹波,具有实用价值。

对称PWM减小H半桥型开关功放电流纹波的新方法

针对H半桥两电平开关功率放大器输出电流纹波较大导致负载损耗增加的缺点,提出采用2路中心对称但占空比不同的PWM实现三电平工作方式的新方法,称为对称PWM法。该方法采用一路PWM占空比固定,另一路PWM占空比受控可变的原理实现了三电平工作方式。给出了输出电流纹波计算公式,利用Matlab对开关功率放大器进行了仿真,构建了以DSP为控制核心的数字式开关功率放大器试验平台,进行了两电平和三电平开关功率放大器对比试验。理论分析、数字仿真和试验结果的一致性表明,采用对称PWM法能够有效地减小H半桥开关功率放大器输出电流纹波。

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。

用于改善直流链电流纹波的电流源型整流器扇区优化调制策略

电流源型整流器采用十二扇区空间矢量脉宽调制(SVPWM)可缩短器件换流过程并减小开关损耗,但整流器在运行时直流链电流纹波较大,而采用增大电感值的方法抑制电流纹波会增大电感的损耗和体积,影响系统整体运行性能。为此,该文首先提出一种适用于宽范围运行情况下直流链电流纹波的优化调制策略。其次,基于十二扇区实现机理和电感电流纹波产生原理,通过所提出的电流纹波分析模型推导分析电流纹波表达式,并深入对比分析两种调制策略的直流链电流纹波峰值分布规律。最后,通过仿真和实验样机验证了理论分析的正确性和调制策略的有效性。

电磁轴承脉宽调制型开关功放的实现及电流纹波分析

传统两电平脉宽调制电磁轴承开关功放的电流纹波较大,导致电磁轴承中产生的纹波损耗较大。采用一种三电平脉宽调制方法,对电磁轴承开关功放电流纹波进行理论分析,结果表明该方法能够大大减小开关功放的电流纹波,具有传统两电平脉宽调制输出波形质量好、动态响应快等优点,且实现简单。最后通过计算机仿真和实验对该方法进行了验证,仿真与实验结果说明了该方法的可行性和有效性。

具有输入低频电流纹波抑制功能的光伏高频链并网逆变器

光伏发电系统对光伏电池输出电流低频纹波有严格的要求,而普通光伏并网逆变器通常增加滤波器容量或复杂的控制策略实现输入低频电流纹波抑制。将LCL-T谐振网络引入光伏并网逆变器,在变换器开关频率等于谐振频率时,可由谐振网络特性有效抑制光伏电池输出电流中的低频纹波。分析了光伏并网系统中电流、电压与各元件参数之间的关系,提出了相关元件参数的设计规则,并提出了相应的控制策略。实验结果表明,所提逆变器能够很好地抑制光伏电池输出电流中的低频纹波,且具有较高的效率。

可抑制低频电流纹波的单级升压式并网逆变器

根据燃料电池并网发电系统要求低输入电流纹波和升压的要求,提出一种可抑制输入低频电流纹波的单级、升压式并网逆变器,并给出了一个工频周期内的信号调制示意图。所提逆变器中,将单相桥式逆变器的一个桥臂与Boost变换器所共用,且设计Boost变换器电流工作在电流断续模式,可有效抑制电源输出的低频电流纹波。分析了所提并网逆变器在电网电压极性不同情况下的工作模态。推导了输入电流纹波含量和共用开关管电流的标幺值,给出了升压电感的设计规则。实验结果表明,所提逆变器性能优良。

基于功率预测的光伏微逆变器低频电流纹波抑制策略

随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器(PM)难以达到高效率,因此以桥式电路为基础的PM越来越受到重视。文中提出一种较小容值的桥式PM及其基于功率预测的输入侧低频电流纹波抑制方法。该方法取消了传统的电流内环,而且保证变换器的输出功率能够在一个开关周期时间内实现快速跟踪。考虑到实际参数与检测值的误差,所提功率预测方法仍具有很好的稳定性与鲁棒性。通过建立系统的小信号模型,设计了电压外环的调节器参数,使得电压环具有较大的带宽。实验结果证明了所提PM性能优良。

具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。

电流纹波率分析与输出滤波电感的优化设计

一般输出滤波电感的设计需以临界连续电流为依据并根据经验公式选取电流纹波计算。该方法未考虑滤波电感上电流脉动对变换器各应力参数的影响,难以得到较理想的输出滤波电感值,从而影响变换器的实际效果。为解决这一缺陷,深入分析了Buck变换器电流纹波率的选取理论依据,提出输出滤波电感的优化设计。该方法综合考虑了变换器各应力参数、滤波电感的体积及变换器的动态性能,最终确定了电流纹波率最佳值约为0.4,以此计算的滤波电感值未影响到变换器动态响应,其设计获得了优化。实验结果验证了理论分析的正确性和该方法的可行性。

一种转移法消除电流纹波的电路研究

分析了电力电子设备中纹波电流产生的原因,设计了一种新型的通过并联副回路来消除主回路电流纹波的方法,首先阐述其工作原理,并使用PSPICE工具对其仿真验证,然后通过硬件实验验证了该方法的可行性,最后对该方法进行系统分析.

一种抑制PWM逆变器电流纹波的变开关频率调制方法

提出了一种能够抑制PWM逆变器电流纹波的变开关频率调制方法。深入分析了PWM逆变器输出电流的特点,推导了电流纹波的解析表达式。通过使用该方法进行调制,可以使逆变器在不牺牲效率的前提下,有效降低电流纹波。与传统的恒定开关频率三次谐波注入法相比,所提出的变开关频率调制方法能够进一步提升电流纹波的抑制能力。最后,通过实验对所提调制方法的有效性进行了验证。