一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。

数字电源浪涌抑制方法研究

对于通过前端浪涌防护模块对数字电源浪涌冲击进行抑制的方法,当浪涌能量过高时,存在浪涌防护模块通常无法有效抑制全部浪涌能量的问题。针对该问题,分析了浪涌的产生原因及特性,研究了浪涌在数字电源中的传递路径及在不同观测点的浪涌波形,进而提出了印刷电路板(Printed circuit board,PCB)布局优化、电路优化及磁屏蔽等数字电源浪涌抑制新方法。所提新方法原理简单、可靠性高,能使数字电源获得良好的浪涌抑制能力。研制了1.2k W试验样机并进行浪涌测试试验,试验结果表明所提出的浪涌抑制新方法可抗4级浪涌试验,能够保障数字电源正常工作。

三端口直流换流装置及其无源控制仿真研究

所研究的三端口换流装置包括电源、储能和负荷3个端口,其中负荷可以直接从电源或储能端口获取电能。首先,建立了欧拉-拉格朗日形式的数学模型,设计了无源控制器,并展开了无源控制PBC(passivitybased control)的仿真研究。PBC策略在非线性系统中具有全局稳定性强、对系统参数偏差和外部干扰具有较强的鲁棒性等优点,以PBC理论为基础,论证了该三端口换流装置系统的无源性,通过无源控制和单移相控制的双主动全桥DAB(dual-active-bridge),实现了三端口之间的能量传递,最后给出Matlab/Simulink中的仿真结果,证明了该装置中负荷可以直接从储能端口获取电能并可以安全稳定可靠地运行。

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

分布式新能源发电多并接于较弱的配电网,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为此,文中针对三相并网逆变器提出一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系(multiple reference frame,MRF)方法引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行独立控制;最后搭建系统仿真模型,并与传统比例积分(proportional integral,PI)控制和无源控制进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在具有无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。

有源电力滤波器滑模-无源控制策略研究

为了提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和谐波抑制能力,提出电压外环采用趋近律滑模控制(sliding mode control,SMC)、电流内环采用无源控制(passivity based control,PBC)的SMC-PBC策略。与比例积分(proportion integration,PI)和PBC相结合的PI-PBC策略、PI和滞环电流控制(hysteresis current control,HCC)相结合的PI-HCC策略相比,SMC-PBC策略可以使APF在负载改变时补偿后的电网电流更接近于正弦波。通过MATLAB/Simulink实验平台进行仿真验证,结果表明SMC-PBC策略有效可行。

SWISS整流器的无源自抗扰控制

针对比例积分(proportional integral, PI)控制的SWISS整流器具有输出电压超调大、动态响应速度慢和抗干扰性能差的问题,提出了一种线性自抗扰控制与无源控制相结合的控制方法来控制SWISS整流器。分析了SWISS整流器的电流导通路径,建立了SWISS整流器的等值BUCK电路模型,设计了基于其欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange, EL)模型的无源控制器;为了提高抗干扰性能,电压外环引入改进的线性自抗扰控制器;加入前馈控制,使占空比的大小跟随电网电压的角度而变化。在此基础上,搭建了基于Simulunk的仿真模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,与传统PI双闭环控制、外环PI内环无源控制方法相比,所提出的控制方法更好地改善了系统的跟踪性能和对输入电压波动、负载电阻变化等干扰的鲁棒性能。

基于Brayton-Moser模型的直流微电网Buck变换器控制策略

为解决直流微电网Buck变换器对低压直流母线电压调节能力弱的问题,本文提出了一种新的控制策略。该策略通过建立带等效恒功率负载的Buck变换器的Brayton-Moser模型,构建Buck变换器系统混合势函数,设计功率成形控制器。同时,针对等效恒功率负载的负载功率未知问题,设计了功率观测器实现对恒功率负载的负载功率进行实时观测。仿真结果表明,与PI双闭环控制、外环PI内环无源控制策略相比,本文所提出的控制策略能更好地提升Buck变换器对低压直流母线电压的动态与稳态调节性能。

多包络线谐振软开关逆变器控制策略

为了满足光伏微型逆变器高功率密度、高性能、低总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)的要求,文中基于临界电流模式提出一种多包络线谐振软开关逆变器控制策略,通过进行开关管的分时控制达到平衡电感电流上升下降时间的目的,从而缓解过零点畸变。随后,详细介绍多包络线谐振软开关逆变器控制策略的工作模态,并从软开关、开关频率、开关管损耗与逆变效率、过零点畸变程度等方面与传统临界电流模式进行对比分析。为验证控制策略的有效性,文中基于PSIM搭建了500 W谐振软开关单相全桥逆变器进行开环仿真验证。仿真结果表明,与传统的单极性临界电流模式相比,多包络线临界电流模式可以有效优化过零点问题,能够滤除谐波、降低THD,并且实现零电流开关(zero current switch,ZCS)和全部开关管的零电压开关(zero voltage switch,ZVS)。

电压型PWM整流器直接功率控制系统

根据三相电压型PWM整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型,建立整流器功率控制数学模型。根据功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特点,提出新的电压型PWM整流器直接功率控制系统的主电路交流侧滤波电感值、直流侧电压和直流侧电容值设计方法。根据整流器的数学模型,得到整流器DPC控制系统结构和控制器设计方法。同时,讨论了桥路损失和直流侧电容器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响。计算机仿真和实验表明,提出设计方法是可行的,具有应用参考价值。

一种新的电压型PWM整流器无源控制器设计

为克服现行电压型PWM整流器无源控制器存在的缺点(如负载变化、电源不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,系统的响应速度不理想等),基于整流器在两相同步旋转dq坐标系中的欧拉-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点x*、状态x及状态误差xe设计无源控制器的新方法。采用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制器,可实现整流器有功电流和无功电流的解耦,使整流器具有更好的动、静态性能,对电源相位、负载扰动具有强的鲁棒性。仿真实验结果表明用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制系统性能(如输入电流总谐波扰动THD、直流电压稳态误差、直流电压动态误差、直流电压上升时间及功率因数)优于现行的电压型PWM整流器无源控制系统。

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制

根据电压型PWM整流器主电路结构,建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL(Euler-Lagrange)数学模型。基于整流器的无源性,采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制,具有更好动静性能,优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下,应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。

光伏并网逆变器最大功率传输控制研究

建立了光伏并网逆变器的EL功率模型。基于EL功率模型和无源控制理论,通过光伏阵列MPPT的最大功率计算光伏并网逆变器期望最大输出功率,利用阻尼注入方法设计了光伏并网逆变器无源功率控制器。该无源功率控制器可使光伏并网逆变器输出功率有效跟踪光伏阵列最大功率点的功率,进而实现最大功率传输;同时可实现网侧单位功率因数、电流低谐波。仿真及实验结果表明基于EL功率模型的无源功率控制器可实现光伏并网逆变器最大功率传输。

电压型PWM整流器直接功率控制技术

本文介绍了目前三相电压型PWM整流器电压定向功率直接控制(VO DPC)系统及基于输出调节子空间的功率直接控制(ORS DPC)系统的原理,分析了直接功率控制系统的性能;并进行了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型PWM整流器直接功率控制系统具有结构和算法简单、无PWM调制模块、高功率因数、低谐波、动态性能良好等优点;值得进一步研究。

一种新的电压型PWM整流器直接功率控制策略

该文通过电压型PWM整流器的数学模型,分析了现行直接功率控制(DPC)系统的原理及性能。由于DPC系统功率内环采用一个开关表同时控制瞬时有功功率和无功功率,导致暂态过程中功率、直流电压出现了较大的波动;同时,在负载电流扰动时会产生较大的直流动态压降。对此,提出了交替采用有功功率开关表和无功功率开关表的双开关表控制新策略,可提高系统的动、静性能;同时,在负载电流扰动时,通过负载电流反馈控制双开关表转换信号的占空比,可减少直流动态压降或消除稳态直流压降。仿真和实验结果,证实了双开关表控制策略的可行性。

基于PCHD模型的三相四线电压型PWM整流器无源控制

本文首先建立了三相四线电压型PWM整流器的PCHD数学模型。根据控制目标,基于PCHD模型,利用IDA-PBC设计了PWM整流器的无源控制器。由于IDA-PBC采取能量成形和注入阻尼,可使能量存储函数快速趋于期望平衡点,实现控制目的。由无源控制器确定出dq0坐标系下的开关函数是简单的代数表达式,可简化控制结构。由于无源控制器是在保证稳定的前提下,由注入阻尼的大小就可调节整流器的性能,具有易于调试和工程实现的特点。计算机仿真结果证实了基于PCHD模型三相四线电压型PWM整流器无源控制的可行性。

设置扇形边界死区的电压型PWM整流器直接功率控制

利用电压型PWM整流器的数学模型分析了PWM整流器直接功率控制(DPC)的原理,讨论了功率滞环比较器环宽对PWM整流器的影响.为了降低开关频率和减少开关损失, 增加功率滞环比较器环宽则引起瞬时有功功率和直流电压波动现象;提出了设置扇形边界死区的控制策略,减少扇形边界误选开关量现象,使瞬时有功功率和直流电压波形趋于平稳. 通过Simulink环境下仿真模型的仿真,证明了该策略的可行性.

电压型PWM整流器直接功率控制研究

介绍了三相电压型 PWM 整流器直接功率控制(DPC)系统的组成与原理,分析了开关表的形成机理。通过建立基于MATLAB/Simulink 环境下的仿真模型,对系统进行了仿真研究,结果表明 DPC 系统具有良好的动态性能。DPC 系统与现行的电流控制策略相比,无需复杂算法和 PWM 调制模块,可实现高功率因数、低谐波干扰;因此,DPC 系统值得进一步开发和研究。

电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.

电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略

对国内外现行电网不平衡时电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制策略进行了探讨,指出现行控制策略的不足。为改进其控制性能,基于无源控制理论提出不平衡时电压型PWM整流器无源控制的新策略。无源控制新策略可克服现行控制策略的不足,消除或抑制所有谐波,只需电压、电流的实时值,不需要各次谐波的正、负序分量检测和处理,具有很强的鲁棒性和易于实现的优点。仿真结果表明,不平衡时电压型PWM整流器无源控制新策略是可行的。

单向混合三相电压型整流器技术

为满足工业对整流器的综合性能要求,尤其是对效率、功率密度的要求,国外学者开始了单向混合三相电压型整流器(UHTPVSR)的研究。为促进UHTPVSR的研究,本文对国外不同类型的UHTPVSR进行了分析,指出了存在的诸多不足,提出了应该解决的关键问题,为我国进行UHTPVSR研究作为参考。