单相级联型多电平变换器直流纹波电压分析及抑制策略

级联H桥型多电平变换器采用移相变压器+整流供电时具有功率因数高、输出电压谐波含量低等优点,在大功率工业领域范围内得到了广泛应用。传统的调制算法都以假设直流母线电压恒定为前提,然而在直流侧会出现低频纹波并被调制和传输到负载,导致输出电压波形畸变。目的为了探讨级联H桥单元供电侧存在大量直流纹波电压导致输出负载电压波形畸变的问题,方法本文首先采用双重傅里叶理论分析直流纹波电压,在此基础上引入一种直流纹波前馈补偿策略,通过测量每个级联H桥的直流侧实际输入电压除以电压基准值并与传统载波信号相乘,进而与调制电压进行载波移相调制;同时采用矢量控制,通过FFT变换虚拟出无功电压,以获得更快的收敛速度、更高的稳定性和更小的振荡。结果仿真和实验结果表明,所提调制算法和控制策略可有效抑制负载电压中的低次谐波,减小输出电压波形畸变,实现逆变电源的快速动态响应和无稳态误差控制。结论实验结果验证了本文所采用的调制策略和控制策略的可行性与合理性。

三电平混合全桥DC-DC变换器全局电流应力优化与回流功率优化对比分析

三电平双有源混合全桥(hybrid three level full bridge,H-TLFB)DC-DC变换器在双重移相控制下存在回流功率和电流应力较大的问题,为此提出电流应力优化控制和回流功率优化控制两种优化控制策略。首先分析变换器4种工作模态,推导不同模态下电流应力、回流功率的表达式,通过对比求解全局内最小电流应力、最小回流功率对应最优移相比,并设计相应优化控制策略。然后基于相同传输功率段将两种优化控制策略进行对比分析,发现两种优化控制策略均可在全功率传输内对变换器进行优化。当1/2<p<2/3时,两种优化控制对电流应力的优化等效,当0<p<1/2时,两种优化控制对回流功率的优化等效。最后通过实验验证了理论分析的有效性和正确性。

三电平双有源混合全桥DC-DC变换器最小回流功率控制

三电平双有源混合全桥(H-TLFB)DC-DC变换器通过引入三电平桥臂提高输入电压范围.针对该变换器在传统双重移相控制下具有较大的功率回流、较高的电流应力等问题,提出一种最小回流功率控制策略.首先分析H-TLFB DC-DC变换器功率传输特性,比较变换器在两种不同工作模式下回流功率值的大小,并根据回流功率与电压比、移相比、传输功率的数学关系,计算出回流功率达到最小时对应的最优移相比,并设计相应优化控制策略.与传统双重移相控制策略相比,最小回流功率控制策略下的回流功率可以在全功率传输范围内达到最小值,并且在一定的电压比范围内,回流功率、电流应力可以同时得到优化.最后,通过实验验证设计控制策略的正确性和可行性.

单相级联H桥逆变电源及其矢量控制

级联H桥逆变电源具有输入均压、输出谐波含量低等优点,在大功率范围内得到了广泛应用。首先对单相级联H桥载波移幅调制输出电压进行谐波产生的机理分析,采用一种改进的三角载波与调制波进行载波移幅调制,减小载波谐波以及边带谐波含量。针对传统控制方法对非线性负载输出电压具有较高的THD和较大的稳态误差,通过FFT变换虚拟出无功电压,设计了矢量控制器并对其进行简化,省略了电压环q轴控制器的设计,获得了更快的收敛速度、更高的稳定性和更小的振荡。仿真和试验结果验证了所提调制算法和控制策略具有更强的抗扰动性能,可以适应不同类型的负载变化和直流电压侧的电压波动,实现了逆变电源的快速动态响应和无稳态误差控制。

海洋电磁发射机双向可控源电路及其控制

海洋电磁探测方法是海洋油气资源勘探主要手段,目前电磁发射机可控源电路为电能单向流动,当发射偶极释放储能时,无法回馈能量,导致直流母线电压升高,开关管电压应力增大,甚至烧毁滤波电容、开关管,无法保证水下拖体在深海中长时间可靠工作。此处以双有源桥(DAB)变换器作为发射机可控源电路,首先介绍拓扑结构、工作原理与软开关限定条件,然后设计了双模控制策略,采用电感电流应力优化控制保证稳态工作,采用单变量扩展移相(EPS)滑模控制实现感性负载中能量快速回馈。仿真与实验结果表明:所提电路显著减少了母线电压冲击和开关管电压、电流应力,提高了系统效率和动态性能,满足了深海油气资源勘探需求。