基于FB-PS-PWM软开关技术的光伏发电MPPT研究

对两级式光伏发电方案中DC/DC变换器进行了研究和设计。在变换器中同时采用了FB-PS-PWMZVS软开关技术和稳定性好、可靠性高的改进型CVT控制策略,并对FB-PS-PWMZVS技术存在的滞后桥臂实现软开关较为困难、副边整流尖峰干扰和CVT控制策略的温度影响等问题进行了分析。通过采用可饱和电感和增加辅助谐振网络解决了滞后桥臂实现软开关较为困难的问题;通过选用超快恢复二极管、在二极管回路中串入小电感、在变压器副边接入RC吸收网络等措施有效克服了副边整流尖峰;通过增加一块相同特性的较小光伏电池,实时检测其开路电压并按固定系数确定光伏最大工作点电压给定值,解决了传统CVT受温度影响大的问题。变换器实验效率达91.5%,优于不采取软开关技术的其他MPPT方案。

一种改进的CHB多电平变换器PWM调制策略

级联H桥CHB(cascaded H-bridge)多电平变换器是中压大功率电机驱动系统最广泛采用的拓扑,传统LS-PWM和PS-PWM不能很好地兼顾输入、输出电流的谐波性能,对比了CHB多电平变换器在这两种调制策略下的输入和输出THD,分析了两种方法下输入、输出波形产生区别的本质原因,进而探讨了一种局部载波移相PWM调制方法。该方法吸收了两种调制方法的优点,发挥PS-PWM调制时模块功率均衡和网侧输入电流谐波低的特点以及LS-PWM输出电能质量好的特点。最后,搭建了三相七电平CHB变换器实验平台,对局部载波移相PWM调制策略进行了验证。

独立光伏系统具有高频环节逆变器研究与设计

以研制独立光伏系统逆变器为背景对具有高频DC/DC中间环节逆变器进行了研究和设计,采用了FB-PS-PWMZVS技术,引入了新一代软开关控制器UCC3895,提出了互补型脉宽调制(CPWM)的单极性正弦逆变概念,并将SG3525引入SPWM逆变控制中。实验和仿真验证了设计思想和设计方案。

超声波电源功率控制的研究

超声波清洗技术因成本低,自动化高、效果好等优点,在越来越多领域被广泛应用。超声波电源是超声波清洗机的核心部分,传统的调功方法存在功率因数低、谐波污染严重,开关损耗大、稳定性差等缺点,本文结合和软开关技术,提出一种新的PS-PWM调功方法,实现了功率的连续调节,具有谐波污染小,输出功率因数高、开关损耗小等优点。

全桥LLC谐振变换器改进型混合控制方法

新能源发电系统受环境条件影响使输出电压存在一定的随机性,电压变化范围宽,为此需要配备输入电压变化范围宽的电源变换器,以稳定输出电压。为减小电压宽输入情况下全桥LLC谐振变换器开关频率的变化范围,提高变换器的工作效率,提出了一种将脉冲频率调制(PFM)与相移脉冲宽度调制(PS-PWM)相结合的改进型混合控制方法。通过PSIM仿真实验平台对改进型混合控制方法进行验证,改进型混合控制方法变换器与PFM控制方法变换器相比效率提高了1.2%,与原混合控制方法变换器相比效率曲线更加平缓。改进型混合控制方法能够有效提高新能源发电系统的效率。

三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器

提出一种三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器。该补偿器主电路由具有独立直流侧电容的三相电压源型逆变器通过单相耦合变压器级联而成,耦合变压器的容量为补偿器容量的1/3,具有逆变器中开关器件的开关应力小、直流侧电容电压波动小、补偿电流的波形品质好等优点。采用移相脉宽调制技术可以在不改变输出电压品质的情况下降低逆变器的开关频率,将输出电压的谐波主频带推至3倍开关频率附近,采用d-q解耦控制可提高补偿器的响应速度。考虑到补偿器中各逆变器可能存在参数不一致的问题,对各逆变器的直流侧进行电压平衡控制,仿真实验证明了该补偿器及其控制方法的正确性和有效性。

大容量链式STATCOM的三角载波移相-开关频率最优PWM法控制策略的研究

提出了适用于大容量链式静止无功发生器(STATCOM)的一种新的脉冲控制策略,即三角载波移相-开关频率最优PWM法(PS-SFO-PWM)。这种新的PWM方法兼具三角载波移相PWM法(PSPWM)法和开关频率优化PWM法(SFOPWM)的优点,在不提高开关频率的情况下,实现等效高频载波的效果,并提高了直流电压的利用率。研究了链式多电平逆变器的PS-SFO-PWM技术,给出了PS-SFO-PWM控制方法的基本算法,并以2个H桥串联的5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真,验证了方法的正确性。

同步控制的大功率机载相控阵雷达电源

针对某型相控阵雷达对阵面电源开关频率可控的要求,提出了一种带同步控制功能的高功率、高密度开关电源,该电源的开关频率可与雷达的PRF同步。介绍了该电源的电路组成,并着重对PS-ZVS-PWM全桥变换器和内部功率电路的并联方式及其均流问题进行了详细介绍,最后给出了主要技术参数和实验结果。实验结果表明,电路设计合理,能够满足相控阵雷达对高功率阵面电源频率可控的要求,提高机载雷达的性能。

基于TMS320LF2407的新型超声波电源的研究

以30 kHz/3 kW的超声波电源为研究对象,采用DSP芯片代替单片机,设计软、硬件,实现频率跟踪和功率调节控制,提高系统实时性。在此采用全桥逆变器作为超声振动系统的功率转换主电路,解决由于负载温度变化等原因产生谐振频率的漂移,保证系统的高效率。研究粗精复合的频率跟踪方案,采用扫频方法实现频率粗跟踪,采用硬件锁相环实现精跟踪。这两种方法的结合既保证在较宽的频率变化范围内实现频率自动跟踪,又保证跟踪的快速、准确。为适应负载变化的要求,采用软开关的PS-PWM控制方法,使系统的输出功率连续可调。

掌上低功耗剂量计的设计

本文介绍的掌上低功耗βγ射线剂量计,采用低功耗技术大大延长了连续工作时间,且设计了简洁可靠的剂量计电路,有效降低了整机尺寸,方便野外的长时间测量工作与携带。本剂量计可以内部实现400V高压自稳定,LCD802液晶显示,多种输出模式选择,以及内置的PS2协议实现PC机标准键盘的参数录入功能。

基于峰值电流控制的全桥变换器在高频逆变焊机中的应用

设计了一种基于峰值电流控制模式的全桥移相谐振变换器。采用专用移相芯片UC3879作为主控单元,实现全桥变换器的移相控制和主开关器件的ZVS。配合一定的焊机外特性控制电路和峰值电流检测技术,成功试制了一台6kW/100kHz的高频逆变弧焊电源样机,最后给出了相关电路图和实验波形。

通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究

根据实际设计工作经验及有关参考文献,比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点。

一种基于双环控制的S-FB-ZVS-PWM变换器研究

提出采用三端PWM开关模型法建立PS-FB-ZVS-PWM变换器的平均电路小信号模型。分析并推导出PS-FBZVS-PWM变换器的传递函数,设计了电流内环功率外环的双环控制算法,并分析了基于双环控制的开环传递函数幅频和相频特性,最后通过PSIM仿真软件搭建了变换器的仿真模型。实验结果验证了基于双环控制的PS-FB-ZVS-PWM变换器可以很好地实现对输出功率的控制。

超声波焊接电源频率跟踪与调节

超声波电源是超声波焊接的关键设备,其频率跟踪速度、功率调节性能和输出振幅稳定性等直接影响金属的焊接质量。针对模拟锁相式金属用超声焊接电源频率跟踪速度慢、负载突变时易失锁等缺点,研制出一种基于PI-DDS控制的精密金属用超声波焊接电源。实验结果表明,所设计的金属用超声波焊接电源能实现对换能器谐振频率的毫秒级自动跟踪,频率周期分辨率高达0.1 Hz。同时移相调功方式能使电源在0～1.5 kW内实现输出功率的连续可调,可用于小型有色金属薄件的焊接。

基于IGBT行为模型的有源中点钳位五电平变换器损耗特性分析

有源中点钳位五电平拓扑(5L-ANPC)通常用于中压大容量电能变换领域,同时由于其拓扑结构复杂和各器件有效开关频率不同,使得损耗分析较为困难,并且对计算精度要求较高。该文分析基于载波移相脉宽调制(PS-PWM)的损耗计算方法,根据电压电流关系,详细分析所有器件的导通规律,推导导通损耗计算方法。针对传统的开关损耗计算方法在中压大容量条件下误差较大的问题,详细分析IGBT的开关瞬态过程,提出一种基于行为模型的开关暂态损耗计算方法,并将其运用于5L-ANPC拓扑开关损耗分析。对5L-ANPC拓扑损耗特性进行分析,为散热系统设计奠定了坚实的基础。实验结果表明,该文所提方法提高了损耗计算精度,最大误差为10.4%,最小误差为8.4%,验证了所提损耗计算方法的有效性。

一种驱动LED阵列照明的恒压恒流模型及其仿真

针对LED芯片正向电压差异导致的LED阵列照明灯具串电流不均等、发光不平衡等问题,构建了一种恒压恒流驱动模型,拟用数字控制芯片实现该模型,并用Matlab对其数字实现逻辑进行了仿真。该模型采用相移脉宽调制技术确保每串LED电流均等,降低了总线电流的脉冲幅度,减少了系统电磁干扰,提高了转换效率,并能很方便地进行线性调光。

5L-ANPC逆变器中器件过电压分析及抑制

针对光伏发电系统中的五电平中点有源箝位型逆变器进行研究,分析并抑制了三类引起低压器件过电压的问题。首先,通过引入吸收电容,抑制换流回路过长引起的高关断应力;其次,优化动作时序抑制前级高压器件切换引起的低压器件过电压;然后,设计特殊的关机模式抑制传统驱动全封锁关机造成的过电压问题。最后,在60 kW的实验样机上验证了电压应力抑制方法的有效性。

基于可编程片上系统的宽频带超声波电源系统设计

针对当前超声波处理装置的频率单一、专机专用等问题,提出了一种基于可编程片上系统（System-On-aProgrammable-Chip,SOPC）的新型宽频带超声波电源系统。该系统基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array,FPGA）可编程逻辑及数学运算等方面的优势,移植了NIOS II软核作为主控制器,移相脉宽调制（Phase-Shifted Pulse-Width-Modulation,PS-PWM）用于调频调功,正交相关电路检测输出电压与电流间的相位差。实验结果表明,该方案能在指定带宽范围内（20~40 k Hz）使超声波振子工作状态趋近于谐振状态。

一种新的移相控制PWM变换器的小信号等效电路模型

对移相控制PWM变换器进行小信号分析的一种基本方法就是所谓的状态空间平均法[1]。但是该方法过程繁琐。本文提出移相控制PWM变换器本质上是由Buck变换器演变而来的概念,从而可以利用Buck变换器小信号模型建立移相控制PWM变换器的小信号模型。

移相控制芯片UC3879在金属热处理感应加热电源中的应用

本课题主要以串联谐振型感应加热电源为研究对象,通过移相谐振全桥软开关控制器UC3879对逆变侧电源设计了零电压全桥移相控制电路。获得了与理论相吻合的PWM移相波形,实现了输出波形0°-180°范围的移相;通过实验分析,验证了参数设计的正确性,揭示了元件参数对移相控制的影响规律,并对振荡参数、死区时间等重要参数进行了优化设计。