一种新型的全桥零电压零电流开关PWM变换器

提出一种新型的FB-ZVZCS-PWM 变换器拓扑,采用耦合电感构成辅助电路,结构简单、没有耗能元件或有源开关,不增加原边电流应力。新拓扑具有良好的通用性,对采用不同箝位方式如阻容吸收、次级无源箝位或有源箝位的全桥变换器均适用。变换器主开关管全部采用IGBT,开关频率大幅提高,功率密度、轻载效率及软开关负载范围显著改善,而变换器成本降低。给出了变换器拓扑结构、关键参数设计及实测波形,新拓扑已应用在3kW,350VDC变换器中。

PWM变换器在矢量旋转坐标系下比例谐振控制策略及其鲁棒性设计

提出基于矢量旋转坐标系选取合理的电感电压矢量进行脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器调制的方法,建立扇区位置计算和最优开关状态判定规则,从而取代传统空间矢量调制中派克变换及dq坐标系下非线性、强耦合特性,省去锁相环(digital phase-locked loop,PLL)相角实时检测与前馈解耦等环节,并给出对此调制方式的实现方法。针对产生的电流误差矢量消除,提出优化的内环电流矢量旋转比例谐振控制器,利用零极点匹配与抵消法对控制器进行配置,探讨控制器各参数与系统鲁棒性的关联规律,借助零极点簇云图和频域响应特性提供系统稳定性判据,明确变换器控制系统参数整定和鲁棒性设计的一般方法,并采用脉冲响应周期延拓映射法离散化实现。通过仿真和实验验证所提出基于内环电流比例谐振控制器的矢量旋转坐标系调制方式的有效性及正确性,电流环基本实现零稳态误差快速跟踪,电能质量得到明显改善。

并联型三相PWM变换器环流无差拍控制策略

三相PWM变换器并联能够有效增加系统容量,但同时可能带来环流问题。环流会使交流电流发生畸变,增加损耗,降低系统效率。该文提出一种新型的环流无差拍控制方法。在分析并联系统环流模型的基础上,设计了环流无差拍控制器,环流控制通过对各并联模块控制环节中空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的零矢量进行调节来实现。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快,环流抑制效果好等优点,适用于采用通讯线连接的共直流母线交流侧直接并联的三相PWM变换器系统。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该方法适用于并网电抗器不同及模块电流给定值不同的并联运行场合。

软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构的对比分析

比较分析三类主要的软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构、主要工作特征及各自的优势与不足 ,指出大功率全桥变换器的发展趋势。介绍一种采用饱和电感与次级有源钳位相结合的FB ZVS PWM变换器 ,它能有效抑制整流管电压过冲及振荡 ,扩大软开关负载范围。给出了拓扑结构、次级钳位控制电路及实测波形 ,该拓扑已成功应用在 5kW、开关频率 10 0kHz的功率电源中。

双PWM变换器的系统安全工作区及其应用

以实际55 kW异步电机变频调速系统中的双PWM变换器为例,综合考虑功率器件特性、主电路结构、控制延迟、系统温度等因素,定量分析了其系统安全工作区。在得出了系统安全工作区数学模型的基础上,详细分析了控制延迟、直流母线杂散电感、交流滤波电感以及开关频率等因素对双PWM变换器的系统安全工作区边界的影响,并由此对实际系统的参数和保护进行了合理的设计,从而在保证系统安全的前提下,最大限度地提高器件的利用率和系统的持续运行能力。最后,实际系统的实验结果验证了所描述的系统安全工作区的正确性及其应用的有效性。

并联型三相PWM变换器双载波SPWM环流抑制策略

三相PWM变换器并联以及载波移相的使用能够显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但直接并联会使系统内部产生环流,从而导致变换器损耗增加甚至系统崩溃。通过分析模块并联系统零序环流产生的原理,得出环流大小与零序开关状态相关,从而提出了一种双载波正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制方法,通过对开关状态的调整来实现抑制环流。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快、环流抑制效果好等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变。实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网。

双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计

分析了基于动态同步坐标轴系的交流励磁发电机双通道解耦励磁控制策略,提出了采用具有优良输入、输出特性的双脉宽调制(PWM)控制交—直—交电压型变频器作为交流励磁发电机的励磁电源。采用高速数字信号处理器TMS320F2812设计实现了双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统实验平台。通过实验研究表明:基于动态同步坐标轴系的双通道解耦励磁控制策略能够实现交流励磁发电机有功、无功和转速的独立调节,发电机具备良好的动态响应能力;双PWM变换器具有功率双向流动、输入和输出谐波电流小、动态性能优良、功率因数可调等优点,是交流励磁发电机的理想励磁电源。

单相PWM变换器相位补偿谐振控制方案

提出了PWM变换器的相位补偿谐振控制方案。借助于重复控制的相位补偿原理,阐明了谐振控制的相位补偿原理,建立了相位补偿重复控制与相位补偿谐振控制之间的有机联系。相比于相位补偿重复控制器,相位补偿谐振控制器能够独立地对任意的谐波频率提供所需的相位补偿,以期实现"零相位"补偿,从而能扩大稳定范围;同时,根据各谐波含量的大小,能相应地选取各谐振控制器的增益去优化系统性能,并提供了一个单相PWM逆变器的应用实例,系统地验证了所提方案的有效性。

风力发电机用双PWM变换器的功率平衡联合控制策略研究

根据双PWM变换器的优点并结合交流励磁发电技术和矢量控制技术,建立了双PWM变换器励磁的双馈感应风力发电机矢量控制系统模型。为减少交直交变换器中电容容量且能稳定直流母线电压,建立了在主从控制方式下应用功率平衡联合控制策略的双PWM控制模型。该模型可对转子侧和网侧两个PWM变换器进行协调控制,使得整流部分充分利用了逆变部分的信息。仿真结果表明该方法极大提高了直流母线电压的动态控制性,并因此大大减少了对变换器中电解电容容量的要求,也使得风力发电机组的响应速度加快,最终使整个风力发电系统的可靠性和寿命大大提高。

电网不平衡情况下三相PWM变换器并联控制

电网不平衡情况下,三相PWM变换器并联系统中会同时出现电流正负序和零序环流分量,本文提出了一种基于正序、负序同步旋转坐标下环流控制策略。建立了并联变换器在电网不平衡情况下的数学模型,在明确环流的定义后,对环流中的各种主要成分及其影响因素进行了分析,通过分析得出环流同时含有正序、负序和零序成分,通过控制各模块的正序、负序电流以及模块间的零序环流能够实现对环流的控制,在此基础上设计了相应的环流控制器。本方法适用于共直流母线交流侧并联的三相PWM变换器系统,能够在电网不平衡和并网电抗器不同的条件下实现环流控制。实验结果验证了所提出方法的有效性。

恒压恒频PWM变换器nk±m次谐波重复控制策略

提出了一种nk±m次谐波重复控制器用于提高恒压恒频PWM变换器系统的性能。该重复控制器可针对不同场合的需求,赋予n和m以不同的数值,从而实现对任一指定的nk±m次谐波的无静差跟踪或扰动抑制。与常规重复控制器相比,该重复控制器具有时间延迟小、收敛速度快、数字实现所需的内存单元少、表达式通用等优点。最后,给出了一个将nk±m次谐波重复控制器应用于带三相整流负载的三相PWM逆变器的例子,实验结果证明了其有效性。

一种用于PWM变换器的斜坡补偿电路设计

针对传统斜坡补偿的PWM变换器的电流输出能力会随着补偿电流的增加而下降的缺点,设计了一种用于峰值电流模式PWM变换器的斜坡补偿电路.通过改进系统箝位电路,使箝位电压能够随着补偿电流动态变化,从而保持系统的输出电流能力恒定,减小输出电压纹波.仿真采用CSMC 0.6μm工艺,结果表明:在输入电压大于1 V、占空比大于50%时,输出电压纹波在10 mV左右,大大提高了负载能力和系统稳定性.

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

基于RTW的三电平双PWM变换器控制系统设计

以DSP为核心的电力电子与电力传动控制系统软件编写复杂,不便于实验,为此提出了一种基于Matlab/Simulink及实时代码生成工具RTW(Real-Time Workshop)的电力电子与电力传动控制系统软件的设计方法。首先在Simulink下搭建控制系统模型,进行相应仿真完善,验证控制算法,根据目标DSP型号添加相应DSP内核、外设并设置控制参数,然后直接将模型转化为相应DSP的C源代码,在相应的硬件平台支持下即可完成相关实验。介绍了仿真及生成代码模型在构建时的流程和关键问题,并按照该方法对一种以TMS320F2812为控制系统核心的新型中点箝位三电平双PWM变换器控制策略进行了仿真和实验。结果证明在该方法下完成的仿真和实验结果基本一致。

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统控制策略研究

针对基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统的控制问题,对该风电系统电机侧变换器、电网侧变换器的控制策略进行了详细的分析,提出了一种桨距角控制策略,并基于Matlab/Simulink对永磁直驱风电系统进行了仿真。仿真结果表明,永磁直驱风电系统能够在不同风速下稳定运行,在额定风速以下可实现风能的最大功率跟踪,在额定风速以上通过桨距角控制能将风机系统的功率输出限制在额定值附近。研究结果验证了所提出的桨距控制策略的可行性。

基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电机组建模与仿真

直驱永磁同步风力发电(D-PMSG)系统无变速箱,效率高,稳定性好,能获得质量较好的电能,通过变换器与电网相连,可灵活控制系统的电压和频率,能够对输出的有功功率和无功功率进行相对独立的控制。文章利用电力系统分析软件DIGSILENT/Power Factory,在建立D-PMSG和双PWM变换器模型的基础上,结合典型算例系统结构进行了仿真分析,验证了所建模型的正确性。

永磁直驱风电系统双PWM变换器前馈补偿控制

永磁直驱风电系统双PWM变换器在常规控制策略下当风速变化时,直流母线电压波动幅度较大、控制系统的响应速度较慢,这将不利于系统的安全、稳定运行。为此,根据瞬时有功功率平衡关系,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率直接前馈于网侧双闭环瞬时有功功率内环给定,避开了电压控制外环对功率的间接调节,加快了控制系统的响应速度,协调两侧变换器瞬时有功功率及时平衡,有效抑制了直流母线电压的波动。为加强前馈控制对扰动的抵消作用,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。对比仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

计及PWM变换器传输线分布参数模型的宽频建模机理研究

多导体传输线是导致PWM变换器产生电压反射和加剧电磁干扰的关键因素,构建数值计算过程简化并准确表征传输特性的传输线等效模型是实现电压反射衰减以及电磁干扰预测的要点。基于Kirchhoff Law的集总参数模型高频时不能准确描述其自身固有属性,须兼顾参数的频率变化及其趋肤效应等引起的分布特性差异,并通过部分元等效电路法对多导体传输线TEM模式下的频变分布参数等效模型建模。为快速确定等效模型宽频寄生参数,通过Neumann公式与镜像构型理论,并计及导致共模传导干扰加重的接地回路对模型参数的影响,推导出传输线的部分电容参数计算公式。考虑到趋肤效应和邻近效应对导体电流分布密度的影响,利用基于RL梯形等效电路的矢量拟合算法对多导体传输线频域响应有理函数施加迭代计算,消除了最小二乘拟合残差及其收敛性问题,进而完成了估算模型准确逼近与稳定收敛,对PWM变换器系统的电磁兼容研究具有理论指导意义。最终,仿真与测试数据均验证了所提出的多导体传输线分布参数宽频建模机理的有效性和准确性。

离线式PWM变换器电磁干扰传播通道模型的研究

研究电力电子装置电磁干扰传播通道的特性,对于分析电磁干扰形成机理、指导电磁兼容预测和调试具有重要意义。在对离线式PWM变换器电磁干扰源和电磁干扰传播通道分析的基础上,通过实测和理论分析相结合的方式,建立了电磁干扰传播通道的高频模型,并进行了验证。对干扰通道模型的宽频带仿真定性地说明了高频率点上的高峰值谐振现象。蒙特卡罗法仿真表明模型参数波动在传导频段上主要影响传播通道特性的幅值。得出了共模干扰传播通道的简化模型,该模型的传递函数特性主要由数值较大的杂散参数决定。