Four-dimensional Visual Analysis and Design Optimization of LC Filters at DC Side of Single-phase Diode Rectifiers

整流滤波电路用途广泛但其优化设计不易得到全局最优解。对单相桥式不控整流电路的LC滤波器进行深分析，得到输出平均电压、浪涌电流、振荡电压、谐波衰减比和体积等的表达式f（L，C,R），并在Matlab环境下用四维数据场展现其全局的值域分布，按需用不同交集来表征所须兼顾的多个设计目标，逐步导入约束条件来进行优化。实验结果表明，在滤波器外特性基本相同的前提下，基于数据场可视化算法的优化设计达到了体积缩小1／4的效果。

New Use of Mn-Zn Ferrite Material in Power Electronics Integrated LC Filters

A new structure of integrated low-pass LC filter of DC-DC power converter is proposed in this paper. This filter consists in a circular planar coil enclosed between two ferrites substrates. Mn-Zn ferrite has been chosen because of its high permeability and permittivity. In this filter Mn-Zn substrates act not only as a magnetic core but also as a capacitor. In order to reduce the conduction losses in the part of the ferrite used as a capacitor, a particular topology using a blocking layer is proposed. A modelling of the dielectric behaviour of the materials has been performed and injected in a simulation in order to find the resulting LC filter performances and its power range of use. In order to increase the filter efficiency, different solutions have been explored. In particular the inter-turn gap evolution has been optimized to reduce the inter-turn losses. Regarding the bulk losses, BaTiO3?blocking layers have?been added, either upon the ground or the conductor. In this last case a co-firing ferrite tape has been inserted between turns to increase the LC product. Finally the use of low losses Mn-Zn and BaTiO3?has been proposed and the final characteristics (both electrical and dimensional) of our filter have been compared toconventional ones.

Thermal Modeling of a Multilayer Integrated LC Filter for Temperature Distribution Calculation

Thermal behavior of integrated passive components has become an important issue when designing these components. This paper presents the thermal modeling of a multilayer integrated LC filter used in DC-DC step-down converter for temperature distribution calculation. The approach used for this analysis is based on thermal equivalent circuit. Temperature distribution is obtained from algebraic equation, which is in vector and matrix form. The results of analytical calculation are compared with simulation results from finite element method. These results showed a good correlation.

变频器输出侧的双LC型滤波器研究

在直流网组电动船舶上,电机驱动与日常用电都需要用到变频器。针对变频器输出侧电网谐波的问题,采用无源滤波器方法对其进行抑制。为解决常见的LCL型滤波器存在的动态性能差,滤波效果不理想,且容易在输出端产生较大振荡和电磁干扰问题。本文提出一种高阶的双LC型滤波器。基于对双LC型滤波器优化设计,并将无源阻尼法控制策略应用在此滤波器上,以减小系统在谐振频率处的谐振尖峰并降低高频段的谐波含量,进一步完善所采用滤波器在滤波效果和系统抗干扰上的性能。最后,通过仿真验证基于双LC型滤波器所提出控制策略的有效性。因此,采用双LC型滤波器替代传统LCL型滤波器可以更好地增加系统的效率与稳定性,确保设备的稳定运行。

基于陶瓷基板一体化封装的高可靠性LC滤波器组装工艺研究

针对陶瓷基板一体化封装结构的LC滤波器,采用回流焊方法进行装配,制作了具有高可靠性的LC滤波器。采用电阻点焊对绕线电感进行引脚固定,使用贴片红胶粘接固定片式电容,实现陶瓷一体化封装LC滤波器内部元件的预固定。通过点涂方式施加焊膏,经回流焊接形成润湿良好的焊点,利用微压水柱清洗去除残留的助焊剂。经过调试和涂胶固定绕线电感后采用平行缝焊完成产品封装。对回流焊装配的LC滤波器进行过程检验、温度和机械试验。结果表明,由所研究的组装工艺制成的LC滤波器具有较好的工序直通率,满足高可靠环境应用要求,适合于批量化生产。

LC滤波型三相逆变器有限集模型预测电压控制

为了降低三相逆变电源的总谐波失真,提高动态响应能力,提出一种LC滤波型三相逆变器并设计有限集模型预测直接电压控制系统。首先,设计LC型滤波器并串接于三相逆变器输出端,以降低正弦电压的总谐波失真;接着,推导LC滤波型三相逆变器离散时间数学模型,预测逆变器系统在可能开关状态作用下的输出电压;然后,开发基于滤波电感电流和输出电压的负载电流估计策略,补偿预测模型中的未知负载电流;最后,构建成本函数作为最优开关状态选择标准。所提方法在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,仿真结果证明了方法有效性。

带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机电流控制器谐振抑制参数设计

带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机系统形成了一个LCL电路,矢量控制系统的稳定性会受到LCL电路固有谐振现象的影响。通过在电流控制器中引入有源阻尼可从理论上实现谐振抑制,为了获得满意的谐振抑制效果,必须对电流控制器的参数进行合理设计。该文研究带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机电流控制器谐振抑制参数设计方法,分析了带有电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的电流控制器的频率特性,通过频域稳定判据分析了电流比例积分调节器参数、有源阻尼系数、LC正弦波滤波器参数与电机参数对系统谐振现象的影响机理,给出了电流控制器谐振抑制参数设计方法。通过实验验证了所提方法的有效性。

LC滤波型电压源逆变器无模型预测电压控制策略

为解决传统模型预测控制在参数失配时预测误差增大的问题,该文提出一种适用于LC滤波型电压源逆变器的无模型预测电压控制策略。该策略建立了基于电压和电流双梯度的查询表,通过计算和存储上一时刻应用矢量作用下的电压和电流梯度,并结合当前时刻的采样值,实现未来时刻电压和电流的无模型预测;进一步重构状态空间预测方程,根据应用矢量作用下的电压和电流梯度实时更新未应用矢量的梯度值,保证了梯度的准确性;使用电压和电流双目标的价值函数进行跟踪评估,进而选取下一控制周期最优的矢量。该方法不依赖于任何系统参数、计算简单,且消除了传统无模型预测中梯度更新停滞现象,改善了输出电压性能。最后通过实验验证了所提方法的有效性和优越性。

基于虚拟电阻有源阻尼的LC滤波型永磁同步电机系统预测电流控制

LC滤波型永磁同步电机(LC-PMSM)驱动系统因具有固有谐振峰而易引起电流环谐振失稳问题,且LC滤波器增大了系统阶数,导致常规线性控制方法结构和参数整定复杂。为解决上述问题,该文提出一种基于虚拟电阻有源阻尼的无差拍预测电流控制策略。考虑到逆变器侧电感电流可由控制器直接控制,首先,设计了一种结构简单的电感电流无差拍预测控制器,其能够实现对定子电流的间接矢量控制;其次,为了抑制系统固有谐振,进一步提出了一种基于滤波电容并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略;最后,给出了系统的闭环稳定性分析及参数设计准则,并通过实验验证了所提控制方法的有效性。

LC滤波型逆变器加权双矢量模型预测控制方法

随着新能源技术的发展,模型预测控制(MPC)被广泛应用于LC滤波型电压源逆变器系统中。针对常规调制双矢量MPC策略中矢量作用时间不可灵活调节,导致不能实现控制误差最小化的问题,提出一种改进的电压矢量作用时间可调的加权双矢量MPC方法。通过在双矢量作用时间中引入可变权重因子m作为比例因子,以最小化代价函数为目标计算该可变权重因子m的值,求得加权双矢量作用时间以实现最优控制。实验分析表明,所提方法具有更好的电压跟踪能力,可降低LC滤波型电压源逆变器输出电压的总谐波失真(THD)值。

应用微生物制剂LC对甘蔗糖厂滤泥发酵及堆肥效果研究

以甘蔗糖厂滤泥为主要原料开展固体发酵及堆肥试验,通过对比分析添加微生物制剂LC滤泥固体发酵及堆肥过程指标变化,结果表明:微生物制剂LC可以加速提高滤泥堆肥过程高温过程,促进酶活提高及实现糖厂固废减量化目标。研究结果表明,微生物制剂LC对甘蔗产业废弃物滤泥的肥料化利用具有良好的应用效果和前景。

D类音频功放输出LC低通滤波器滤波电容的选择分析

阐述D类音频功放输出LC低通滤波器滤波电容的选择方法,对电压参数相同(250V)、电容容值相同(1μF)、频率(1kHz)损耗角正切值接近的三个品牌金属化聚丙烯薄膜电容器的Q值测试,以及将电容器装入D类音频放大器,进行失真度、信噪比等参数的对比测试,再通过对金属化聚丙烯薄膜电容器的基础材料以及加工工艺的研究发现,无极性的PP膜,通过端面喷金工艺生产的金属化聚丙烯薄膜电容器具有良好的滤波效果。

大容量400Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制

为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同时考虑滤波电感上的基波压降、电感电流纹波以及无功容量等因素,提出了LC滤波器的设计方法。另外,通过在逆变器外环和内环分别采用基波谐振控制和3、5、7次谐振控制,不仅可以消除稳态误差,还可以补偿3、5、7次谐波。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。

基于PWM逆变器的LC滤波器

为了使脉宽调制(PWM)逆变器具有较好的输出波形,针对PWM逆变器谐波次数较高的特点,采用二阶LC低通滤波网络。从逆变器无功容量最小的角度,介绍了一种单相电压型PWM逆变器LC滤波器的设计方法,该方法综合考虑了滤波器的频率特性、功率因数等要素,根据该方法选择LC参数,可以优化滤波器性能。

组串式LC型光伏逆变器并网谐波环流及其抑制策略分析

组串式LC滤波型三电平并网逆变器并联入网结构广泛用于光伏发电系统中,其非隔离特性可导致逆变器之间差模谐波环流问题。为分析谐波环流的影响因素和具体形态,首先在理想情况下建立了差模谐波环流模型,得出谐波环流与功率器件开关暂态的关系,以及环流谐波峰峰值与各逆变器不同步的载波交错角度和电网矢量角度的关系,并考虑非理想情况下寄生参数对谐波环流的影响。在此基础上,分别分析3种典型的环流抑制方案对模型中输出环流的影响,得出各方法的优缺点和适用范围。

基于无源哈密尔顿系统理论的LC滤波并网逆变器控制

并网逆变器及其控制是分布式发电和微电网技术中的一个重要组成部分。建立了LC滤波并网逆变器的无源哈密尔顿系统数学模型,并在此基础上提出了一种新的控制策略,可以很好地满足电网对并网逆变器动态、静态性能和谐波抑制能力的要求。此外,还提出了一种基于同步旋转坐标系的无锁相环参考电流生成算法,可以克服传统锁相环锁相不准的不足。最后,利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC的仿真试验验证了所提方法的正确性和有效性。

基于SWISS整流器的新型LC滤波器阻尼控制策略

SWISS整流器是一种新型三相降压型功率因数校正整流拓扑,适合于高功率电动汽车充电场合。为了达到单位功率因数运行,SWISS整流器的输入电流应尽可能地跟踪其电压,其电流总谐波失真(THD)应满足相关要求。结合SWISS整流器的工作原理,分析了网侧电流畸变和振荡是由于LC滤波器在其共振频率下阻尼因数很小而引起的。构建LC滤波器传递函数并利用系统传递函数等效原则,提出了一种适用于SWISS整流器的虚拟电阻阻尼控制方法。对比虚拟阻尼控制策略与传统的无源阻尼控制可知,虚拟电阻控制策略显著降低了THD,不消耗系统能量,还有助于提高了系统的可靠性和效率。在PLECS软件中,搭建SWISS整流器输入LC滤波的虚拟阻尼控制仿真模型,仿真和实验结果证明所提出的控制策略正确、有效、可靠。

一种具有双级LC滤波电路的动态电压调节器

提出具有双级LC滤波电路的动态电压恢复器(DVR),以解决采用单级滤波器时输出电压易受负荷谐波电流影响的问题,同时更好地滤除高频开关谐波,减小电感与电容容量。首先建立了采用双级LC滤波电路的DVR的数学模型,根据Routh稳定判据分析了系统的稳定性,并给出了控制系统参数的设计方法,进行了采用双级和单级LC滤波器DVR响应特性的比较。通过仿真和实验验证了所提出的具有双级LC滤波电路的DVR能更加有效地提高输出电压的质量,抑制负载谐波电流对DVR系统的影响。

模块化多电平高压直挂电池储能系统

基于模块化多电平变换器(MMC)的高压直挂电池储能系统(MMC-BESS)将海量电芯分散到众多功率子模块中进行分割管控,能够克服电芯参数不一致、电池管理系统等对单机容量的限制。分析了MMC-BESS的拓扑结构、工作原理及其子模块直流侧固有的脉动电流成分,进而解析出在电池与功率子模块间引入LC无源滤波器参数对电池电流和直流侧电压成分的影响。电池和滤波电感支路接入后使得MMC-BESS相间环流产生的机理不同于传统的MMC,从理论上推导出环流与桥臂电抗和LC无源滤波器之间的耦合关系,进而提出了一种桥臂电抗和LC无源滤波器的参数设计方法。在MATLAB/Simulink中搭建了35 kV/100 MW/100MW·h的MMC-BESS,仿真结果验证了所提关键参数的设计方法及其对环流影响规律的正确性。