应用于光伏并网的双模共地型逆变器

研究一种新型无变压器双模式电压源逆变器(VSI);其中共地型结构短路寄生电容,理论上可完全消除漏电流。该逆变器由升降压开关(SBB)模块和LC滤波网络集成,且输出波形具有良好的对称性。所提拓扑具备宽输入电压范围内满足并网电压增益、结构紧凑、调制策略简单等特点。同时,SBB模块可实现软充电,电流应力控制在允许范围内。详细介绍了逆变器的结构特点、工作原理,并设计了闭环控制单元。最后研究结果表明所提VSI的可行性和良好性能。

一种新型开关电容准谐振多电平逆变器

针对现有多电平逆变器充电过程存在电流尖峰和电压波动问题,提出一种新型准谐振五电平逆变器。简言之,采用载波层叠脉宽调制方案,将开关电容技术与传统五电平逆变器相结合,减小了前级承受的累加电平,实现了五电平输出;并在电容充电过程与串接电感谐振,消除了电流尖峰和电压波动,同时减轻了电容的发热问题,延长电路的使用寿命。最后,对所提结构进行了仿真验证,其结果证明了所提逆变器结构方案的正确性和可行性。

具备功率解耦能力的共地型整流器研究

轻量化、无电解电容是微型整流器未来发展趋势,消除整流器中的变压器和电解电容可实现轻量化设计并延长整流器使用寿命。鉴于此,此处提出一种新型非隔离型单相整流器。该方案将LED阵列负极与电网中性点共地,相当于直接短接负载的寄生电容,从而使寄生电容的共模电压为零,理论上可完全消除漏电流,提高系统可靠性和安全性。此外,该方案仅增加一个半导体器件用以构造能量缓冲单元,并采用单元共用方式实现单向能量缓冲,完成功率解耦。此处详细介绍了拓扑工作原理、设计考虑、损耗分析,并与同类型整流器进行了详细比较与分析。最后设计了100 W实验样机验证了所提方案的正确性和优越性。

计及轻量化设计的多电平光伏逆变器

为满足轻量化设计而直接移除变压器将导致光伏阵列对地的杂散电容存在共模漏电流,给整体系统造成电磁干扰和安全性问题。同时,多电平设计降低了输出电压谐波分量和器件电压应力。鉴于此,提出一种非隔离型共地式多电平光伏逆变器,简言之,该逆变器通过引入新型开关电容网络,得到输入侧负极与输出侧中性点相连接的拓扑结构,理论上可完全消除杂散电容对地的共模漏电流。同时,相较于桥式电路,所提电路输入侧电压利用率高,克服了对其电压等级的依赖和天气条件的限制。此外,提出一种前馈空间矢量调制(FSVM)策略,完成输出变量与波动的电容电压解耦。最后,通过搭建一个220 V/1 kW的实验平台来验证所提方案的正确性和可行性。

基于可变电感的恒频非隔离型多路LED驱动器

多路LED串并联会引起各支路电流的不均衡,电容电荷平衡的均流方案直接导致大的无功环流,提升了器件应力;同时,变频率的开关控制也使得磁性元件难以有效优化,波动负载的软开关特性无法可靠保障.基于此,文中提出一种基于可变电感(Ⅵ)的多路LED调光电路,不仅可完成恒频控制,降低电磁干扰(EMI)电路的设计复杂性,并且可实现开关管的大范围软开关(ZVS),提高能量转换效率.文中所提电路利用半桥电路叠加的结构,共用谐振电感以增加均流路数,从而提升了功率密度,并通过Ⅵ简化了LED调光控制.文中详述了电路的工作原理,并以8路LED为例,搭建18W实验样机,从而验证了所提LED驱动电路的可行性.

基于可控开关电容的定频谐振式多路LED均流驱动器

多路LED并联可造成电流不均衡,利用电容阻抗匹配的均流方案因控制简单、易扩展而得到广泛应用,但伴随路数增加,均流效果锐减、无功损耗增大。同时,传统LED驱动常采用脉冲频率调制(PFM),从而造成高电磁干扰(EMI)的风险。基于此提出一种LED定频均流驱动拓扑,利用其上、下半桥叠加输出,缓解由容抗不匹配造成的均流失效及额外损耗,同时利用谐振单元中可控开关电容(SCC)模块完成定频控制下的LED大范围调光。LED驱动器中开关电路采用PWM,且均可实现软开关,转化效率高。设计12W的实验样机,实现四路LED均流调光,验证了所提LED驱动器的可行性。

一种单级无桥式高功率因数无电解电容AC-DC LED驱动器

电解电容用于处理脉动功率差势必限制LED驱动器使用寿命,采用全桥整流结构造成导通损耗加大,引用变频控制产生较高的电磁干扰(EMI)。为此,提出一种基于串联谐振变换器(SRC)的LED驱动电路,用于衰减功率因数校正(PFC)单元传递到LED负载的低频纹波,从而减少储能电容值。采用可控开关电容(SCC)替代固定电容,通过改变等效电容值实现驱动器恒频运行。此外,SCC结构和半桥开关管单元的共享不仅提高了电路功率密度,而且消除了全桥整流二极管。最后,所提LED驱动器的优越性能通过PSIM仿真和搭建的输出功率80W的两路LED样机进行了实验验证。

基于网络协议的无线远程数据传输系统设计

目前多路数据无线传输技术,普遍受传输距离限制,无法实现稳定的远程通信;此外,需租用公网IP的远程传输,使得运行成本大大增加。基于此,设计一种以STM32嵌入式处理器为控制核心,将网络协议与无线模块ESP8266相结合的多路数据采集与远程无线传输系统。该系统采用Java进行基于TCP/IP的通信协议编程,来避免租用公网IP。另外,无线模块与上位机通过所编写的通信协议相连接,来实现数据的远程通信。最后,通过实际测试验证了所提系统设计的可行性。

扰动-模糊结合的双模式MPPT算法研究

为了实现MPPT控制同时兼备寻优速度与系统稳定,提出一种扰动-模糊双模式控制,当系统位于最大功率点附近采用模糊控制技术跟踪,当系统靠近功率曲线两端时采用扰动观察法跟踪,从而实现MPPT优化控制。通过Matlab对新控制算法与传统算法进行仿真和比较分析得出,新算法的寻优速度更快,在达到最大功率点后系统更稳定。对现有算法提出一种结合扰动-模糊结合控制算法在寻优速度和系统稳定两方面有所改进,通过Matlab进行仿真证明所提出控制方法在寻优速度和系统稳定方面的优越性能。

输出电容串联型高增益直流变换器

针对现有直流变换器增益受寄生参数影响大、输出电容耐压高的缺点,提出一种输出电容串联型高增益直流变换器,所有的电容和输入电源串联起来给负载供电,减小了电容的电压等级;可通过多个单元的扩展,实现更高的增益;介绍了变换器的工作原理和相关参数的计算方法,并在此基础上进行仿真和20 V DC输入的实验样机,结果验证了提出的直流变换器的可行性。

基于可变电感的谐振式多路均流LED驱动器

为了解决现有LED驱动器采用变频控制实现后级的调光EMI高、脉宽调制(PWM)控制电路结构复杂,引入LLCC,LCLC等高阶谐振拓扑实现恒流输出系统体积大,成本高且功率密度低等问题,提出了一种基于可变电感的谐振式多路均流LED驱动器。采用可变电感(VI)代替固定电感值的方法,改变谐振频率实现调光及后级控制;引入谐振实现各开关管零电压开关(zero voltage switching,ZVS);将谐振电容用于各路均流以简化驱动器系统结构。根据LED驱动电路理论分析和仿真,设计制作了11 W实验样机,实现了4路LED均流调光。研究结果表明多路LED驱动电路改善了驱动器的均流和变频调光性能,提高了驱动器的功率密度和使用寿命,适合在手术照明和家庭照明中应用。

一种新型多路独立调光LED驱动器

多路电流不均衡是影响LED照明系统寿命的主要原因,但现有无源均流和有源均流方案均有其各自的局限性,给LED驱动器的设计带来新的挑战。同时,在实践中完成不同亮度的独立控制亦为重要。基于此,论文提出一种新型电路拓扑;在上、下半桥谐振网络中,开关电容(Switched-Capacitor Control,SCC)单元替代固态电容,从而定频下调节SCC模块完成LED独立调光的目的,EMI电路简单;同时,SCC单元复用作均流模块,均流精度高。最后,本文通过仿真和样机实验证明了所提电路的正确性和可行性。