单级三相谐波电流注入可升降压AC/DC变换器

为适应电动车充电电压宽范围变化需求,本文针对传统充电桩前级整流器拓扑开展研究,提出一种新式单级三相AC/DC变换器。该变换器集成了三相桥式不控整流电路与Cuk模块,为降低输入侧电流谐波分量,选用双向开关管构建谐波电流回馈通路,整体构造成单级式拓扑结构。文章阐述了变换器的电路结构及工作模态,通过建立变换器的等效模型推导出电压增益。变换器通过简单的控制逻辑即可实现正弦输入电流并拥有高功率因数。最后通过搭建变换器数字控制实验平台验证了所提变换器的可行性。

高频链AC-DC矩阵变换器的变控制频率软开关调制策略

针对高频链AC-DC矩阵变换器的高效率要求,提出了一种变控制频率软开关调制策略。该调制策略在基于零矢量嵌入的分段同步控制策略基础上,以单控制周期平均功率不变为原则,通过改变控制周期长度,并调整一个控制周期内的电压矢量排布,优化脉冲宽度,使变换器在换流时全部开关器件的零电压开通成为可能。通过仿真分析和实验证明,采用本文提出的变控制频率调制策略,变换器在整流和逆变模式下,均可实现网侧电流三相平衡正弦,功率因数达到0.981,输出电压纹波小,最高效率达到96.9%,实现了高性能、高效率运行。

基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略

针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力优化,对TPI采用6脉波调制.仿真实验结果表明:相对于单移相(single phase shift,简称SPS)调制策略,该文策略的电感电流的峰值更小,即能更有效地降低电流应力.因此,该文所提策略具有优越性.

基于标准特征多项式的变电站光储直柔系统双向AC/DC变换器控制策略

为增强变电站光储直柔系统的可靠性,针对其在并网过程中会对变电站电能质量造成不良影响,以及现有设计方法难于工程化问题提出了一种面向工程化的基于标准特征多项式配置方法(SCP)的双向AC/DC变换器控制策略。通过建立变电站光储直柔(PEDF)系统变换器的数学模型,并分析控制器参数对变换器在不同运行模式下的电能质量的影响,然后采用SCP方法来配置闭环系统特征值,分析该方法对抑制并网电流谐波、改善AC/DC变换器并网电能质量的作用,最后对此进行仿真分析并和传统PI控制器效果进行比较,结果表明:所提策略降低了AC/DC变换器在谐波畸变率和并网电流不对称度,系统设计简便,且具有很好地鲁棒性,适合工程实践。

隔离型双向AC-DC矩阵变换器闭环控制方法研究

根据隔离型双向AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC Matrix Converter,IAMC)没有中间电容缓冲环节,输入和输出变换器控制之间存在耦合,研究提出了IAMC两级功率变换器的控制方法。通过对全桥变换器进行闭环控制进而实现对直流侧输出电流和功率的直接控制;三相-单相矩阵变换器实现对有功和无功功率的独立控制,以满足网侧功率因数的高精度控制。所提控制策略有效降低了两级变换器的耦合强度,保证了系统的良好性能。在MATLAB中进行仿真,结果表明,所提出的控制方法在使系统电能质量得到提高的同时,可以实现单位功率因数可调,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

一种面向储能系统的双向隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略

为了满足网侧高电能质量以及储能元件安全可靠和长使用寿命的需求,本文针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器提出了一套系统的控制策略,包括对系统的双闭环控制和变换器的后级单重移相调制方法。其中双闭环控制包含网侧电流内环控制和直流侧电流外环控制,调制方法中保持前后级电路间协调同步,前级电路采用双线电压调制方式,后级电路采用等比例移相调制方式。仿真和实验结果显示,变换器的网侧功率因数可达0.99,直流侧电压纹波在0.15%以内。直流侧电流指令突变时,电流跟踪速度快且无超调。因此,采用所提出的控制策略可以保证网侧电能质量高、直流侧具有良好的动静态特性。

一种适用于电动汽车的无电解电容单级双向AC/DC变换器

针对电动汽车充电电源额外热量产生影响电池使用寿命的问题,提出一种无电解电容隔离式单级双向AC/DC变换器。该变换器能有效阻止低频功率纹波注入电池单元,减少了额外热量的产生;同时电解电容的消除也大大提高了系统的可靠性。控制策略方面,提出的一种四相控制器,不仅能使所有开关管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS),并在导通损耗进行了性能优化。最后,通过PSIM仿真软件和实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性。

一种高效率半桥LLC型的AC/DC变换器设计

AC/DC开关电源是电力系统的主要动力来源,其发展趋势是:容量大、功率密度大、效率高、功率因数低、谐波含量低。但现有的数字电源仍存在着一些普遍问题:抗干扰能力差、结构功能简单、无法满足电厂和变电站等相关场所使用需求。设计了一种基于芯片控制的半桥开关电源,对其主电路进行了理论分析,并对EMI整流滤波电路、PFC功率因数校正电路、LLC半桥电路等电路进行了详细的设计。实验测试结果表明,该设计合理,具有大容量、高效率、高功率因数、低纹波等特点,能够充分满足目前的市场需求。

基于扩展移相的隔离型AC-DC变换器零矢量PWM调制策略

传统隔离型双向AC-DC变换器多为两级式结构,变换器效率低、控制系统复杂,现有的单级式解决方案通常依赖大量实时计算,难以兼具低电流应力、宽软开关范围和高功率传输能力特性。为此,该文设计基于双有源全桥的新型单级隔离型双向AC-DC谐振变换器,提出一种含有零矢量的复合频率调制策略。从高频开关周期入手,利用数学推导,证明所提方案在实现自动功率因数校正功能的同时,可降低开关器件的开关频率,免除附加吸收电路,实现交直流全桥的软开关,且几乎无功率回流,从而有效提升变换器的功率传输能力,所提单变量调节方法简化控制系统设计。最后,搭建额定功率为450W的仿真和实验平台,证明理论分析的正确性和调制策略的可行性。

一种面向高频链AC-DC矩阵变换器的高频变压器绕组优化设计方法

针对高频链AC-DC矩阵变换器中高频变压器绕组损耗大的问题,提出了一种高频变压器绕组优化设计方法,该方法首先建立了漏感模型和绕组损耗模型,并基于模型合理选择关键参数作为优化参数,应用有约束的多目标遗传优化算法对关键参数进行寻优,最后得到一套高频变压器绕组的优化设计方案。仿真和实验结果表明,该方法与传统面积乘积法(AP)法相比,绕组损耗可降低10%以上,变换器整机效率最高提升了1.07%,由此证明,该变压器绕组优化设计方法可以通过降低高频变压器的绕组损耗,达到降低高频链AC-DC矩阵变换器损耗、提升变换器整体效率的目的。

新能源汽车DC/AC变换电路教学模型设计

DC/AC变换电路作为新能源汽车上的核心电路之一,在实车上,由于集成度高、高电压等特性,非常不利于初学者进行学习。本文中设计的DC/AC变换电路教学模型,学生不仅能直观认识其主电路和控制电路的结构,而且还能通过预留的接线端子进行电路再次搭建和测量其关键信号线上的电路参数,进而快速掌握DC/AC变换电路的基本结构和工作原理,为后续实车故障诊断打下较好的基础。

隔离型AC-DC矩阵变换器最小电流应力控制方法

针对隔离型AC-DC矩阵变换器降低功率器件成本、提高效率和抑制电磁干扰等需求,提出了一种基于零矢量嵌入的移相策略的最小电流应力控制方法。基于移相策略深入研究了影响变换器电流应力的关键因素。建立了三维(3D)功率模型,从中求取等功率分布线,通过引入功率约束条件以及移相角范围,对电流应力在限定条件下采用序列二次寻优方法进行最小化寻优,得到使电流应力最小的最优移相比。仿真和实验结果表明,基于零矢量调制的移相调制策略可以实现前后级电路的协调控制,功率因数在0.96左右,直流侧输出电压和电流稳定且纹波小。因此,采用所提控制方法,在保证网侧和直流侧的基本性能的同时,实现了对变换器电流应力的最小化。

基于AC-Link的高增益AC-DC变换器拓扑设计及控制算法

以AC-Link^(TM)能量变换的方式为基础,对变换器的拓扑结构和工作模式进行了改进,使谐振电路得以工作在双极性模式下,并基于新拓扑设计了相应的换流时序和控制算法,增强了变换器对三相输入电压波动的适应性,使其具备了理论上任意倍数的升压能力和高输入功率因数。利用Matlab/Simulink搭建了30 kW仿真模型,仿真结果显示,在三相电网输入、变压器变比1∶1及阻性负载的条件下,输出电压达到3 kV,升压能力达到了6倍。这表明该变换器具有大范围输出电压工作的能力。

车载AC-DC变换器的模糊无差拍控制策略

针对车载充电机前级AC-DC变换器工作时,网侧电流存在严重畸变以及系统的动态响应性能不足的问题,提出了一种模糊控制和无差拍控制相结合的功率因数校正控制策略。在小信号建模的基础上,对传统PI平均电流控制进行分析,将其电压环改用模糊PI控制,以增强直流侧电压的动态响应性能;将电流环改用无差拍控制,以提高交流侧电流质量、减小谐波损耗。同时对无差拍控制进行了改进,通过预测第k+2时刻采样电流和第k+1时刻参考电流,改善了实际系统的时间延时和相位滞后问题。采用MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明该控制策略有效地减小了网侧电流的总谐波失真,并提升了输出侧的动态响应指标。

基于AC/DC/AC方法的船底漆腐蚀防护性能研究

针对常规的涂层防护性能评价方法耗时较长的问题,选用AC/DC/AC加速试验方法对两套具有相同底漆、相同面漆、中间漆由环氧连接漆改变为封闭漆的常用船底漆体系施加不同极化电位进行对比研究,并研究对比了表面形貌及阻抗谱图相关参数随时间的变化等性能,对两套涂层体系在试验前后分别附着力测试。研究结果表明,2#涂层体系需要更多循环周期才会丧失对基体的保护能力,对基材的保护作用更好,该结论与附着力测试结果一致;AD/DC/AC加速试验方法能够在更短的试验周期内,准确评价涂层体系防腐性能。

基于单级AC/DC脉冲激励源的电容式无线输电系统

电容式无线输电(CPT)系统的原边激励源通常是由工频整流器和高频逆变器组成的级联变换器,使用的半导体和无源元件数量较多,导通损耗也较高。该文提出了一种新型的单级AC/DC变换器,与传统的变换器相比,该变换器只使用2个开关管和2个二极管,可以将工频交流电变换成CPT系统所需的直流脉冲激励源。该文介绍了该变换器的工作原理,提出了实现高功率因数、软开关的设计方法。最后,通过硬件实验证明了该变换器在电容式无线输电系统中的可行性,实现了开关管的零电压导通,具有高输入功率因数。

基于NLESO的交直流微电网双向AC/DC换流器改进滑模稳压控制

针对交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现的直流母线电压波动问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的非线性扩张状态观测器(nonlinear extended state observer,NLESO),以实现对分布式电源功率波动和负荷投切变化等不确定因素的快速追踪与补偿,保证了在不同扰动下交直流混合微电网的稳定性。进一步提出了基于NLESO的改进积分滑模控制方法,提高了直流母线电压的控制精度。结合非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象。通过Lyapunov理论对系统的稳定性进行分析验证,仿真结果表明该控制方法响应速度快、控制精度高、抗扰动能力强并且无抖振现象。

一种新型单级隔离型AC-DC变换器研究

文中提出一种新型单级式隔离AC-DC变换器及控制方案。所提结构在不改变图腾柱无桥功率因数校正(totem pole bridge-free power factor correction,TP-PFC)和双向全桥(dual active bridge,DAB)两级式AC-DC变换器特性的前提下,将TP-PFC高频桥臂和DAB原边侧第一个桥臂进行开关复用,减小了开关器件数目。同时,相较于TP-PFC和DAB两级式AC-DC变换器,取消了直流母线电解电容并且抑制了交流电感电流尖峰。利用其拓扑特点及所提出的控制方案,实现了拓扑开关器件的全范围软开关。首先详细分析所提拓扑结构的工作特性,包括工作模态、拓扑优点、功率特性及软开关特性;其次基于对拓扑的分析,提出控制简单的控制策略;最后,对所提拓扑结构及控制方案进行实验验证。

宽输入电压的三相AC/DC电源设计

分析并设计一款满足宽输入电压要求的三相AC/DC开关电源,对该方案中的变压器、输入滤波器、输出滤波器、浪涌电流抑制器设计进行阐述,并基于PLECS软件完成电路仿真,根据仿真数据制作了一款样品电路。通过原理阐述、仿真验证及样品电路测试,验证该方案的合理性和可行性。