基于Matlab的Boost-Buck Chopper的建模与仿真

对Matlab进行了简单介绍,建立了IGBT的仿真模型,运用Matlab/Simulink和PowerSystem工具对Boost-Buck Chopper进行建模、参数选择和仿真分析。与常规电路分析方法相比,该方法具有很大的优越性。

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。

新型SiC功率器件在Boost电路中的应用分析

分析新型SiC功率器件在实际应用中的基本特性,以升压斩波电路为载体,通过理论分析对SiC MOSFET栅极电阻对开关特性的影响,以及开关频率与传输效率的关系进行了阐述。同时,以SiC MOSFET功率器件为核心搭建了实验样机,依据实测数据对理论分析进行验证,并与同类型Si器件相互比较,得出了关于SiC功率器件在系统电路设计方面的优点和一些值得注意的问题。

基于双并联Boost-Buck电路的光伏发电系统电压稳定控制

针对目前光伏发电系统电压稳定性较差的问题,以超级电容器作为储能元件,设计了双并联双向Boost-Buck电路以提高光伏发电系统的电压稳定性。当光伏电池阵列输出电压低于额定值时,超级电容器储能单元释放能量传输给直流母线以提高直流母线电压;当光伏电池阵列输出电压高于额定值时,将直流母线多余的电能向超级电容器端传输。建立了Boost-Buck电路的状态空间方程,对光伏电池阵列输出电压的不同运行状态,设计了双并联双向Boost-Buck电路的PI闭环控制策略。仿真结果表明,当光伏电池阵列输出电压不稳定时,通过控制能量在超级电容器储能系统与光伏发电系统直流母线之间的相互传递,光伏电池阵列输出电压的稳定性可以得到有效控制。

永磁同步发电机与Boost斩波型变换器非线性速度控制

直驱式永磁同步风电系统电机侧变换器的一种常见拓扑结构为二极管整流桥后接Boost斩波电路。此结构具有较强的非线性,采用普通PI控制器很难使系统在正常运行范围内保持较好的动态性能。针对其非线性特性,分区间建立了发电机与变换器整体非线性数学模型,在单区间内采用输入-输出反馈线性化方法将非线性系统转换为线性系统,在此基础上设计了转速最优控制器。该设计方法数学转换过程较为简单,参数整定方法较为成熟,且不同区间内线性控制器的参数相同。通过一套3kVA的实验系统,验证了该方法能明显改善系统动态性能,对此类风电系统电机侧变换器控制策略的设计具有一定的参考价值。

使用永磁同步发电机和boost斩波电路的风力发电系统

为了从变化的风中获得最大功率,永磁同步发电机风力发电系统通常采用变速运行方式,因此需要一个三相整流器带一个大容量的电容器和电流控制电压源逆变器.由于整流器的非线性特性,在永磁同步发电机(PMSG)中会引起高密度低频率的谐波电流,结果使电机总的损耗增加.若在风电能量转换系统中使用boost斩波器,可以同时实现最大功率跟踪,输出电压调节和谐波削弱.仿真结果证明提议的系统是可行的.

Boost变换器在单相功率因数校正技术中的应用

简要的介绍了Boos变换器的工作原理,将其应用于单相功率因数校正电路中,给出主电路参数的计算过程,在MATLAB仿真软件中对其进行了建模和仿真。仿真结果表明Boost变换器除了能升压作用之外,还能实现功率因数校正的目的。

Boost斩波器在功率源负载下的动态特性与控制方法

为更方便、经济地研究分布式发电单元的电特性,可用Boost斩波器对发电单元直流特性进行模拟。分布式发电单元在功率变化过程中的直流特性较为复杂,因此在功率源负载下将Boost斩波器的二阶非线性状态方程近似线性化,并根据其特点采用输出反馈控制法,对输出电压和电流分别加以调节。由于采用数字控制,故对斩波器及控制器离散化模型进行了详细分析,根据稳定性判据得出控制参数取值范围。给出并分析了斩波器在恒功率、恒压、变压变功率情况下的实验波形,验证了该控制方法的有效性。

一种新型Buck-Boost软开关变换器的研究

针对传统斩波电路开关损耗大、调压范围窄的缺点,提出一种新型Buck-Boost软开关拓扑结构,通过增加辅助开关管和谐振元件,实现了主开关和辅助开关的软开通和软关断,电路中各续流二极管也均能实现软开关,减小了开关损耗,提高电路效率。对新拓扑结构的工作过程作了详细分析,并通过实验对分析过程进行了验证。

BOOST交流斩波型无功补偿器设计

针对交流斩波型无功补偿装置补偿电流的各次谐波分量计算复杂,控制精度差等问题,本文以单相BOOST交流斩波型动态电容器为对象,建立了系统频域模型,并提出局部灵敏度分析方法,采用基于同步参考坐标理论的闭环控制算法,实现了网侧无功和谐波电流的闭环控制。相较于已有的数值计算模型,更加准确地分析了BOOST交流斩波电路占空比与无功补偿电流、谐波电流之间的关系,系统性能和可靠性得到提高。仿真和实验结果验证了所提出的模型分析方法和控制算法的可行性及有效性。

高压驱动的三波腹多环盘式硅微陀螺仪

设计和研究了一种带有高压驱动电路的多环盘式硅微陀螺仪(DRG)。该陀螺仪具有MEMS嵌套环结构,工作在三波腹(n=3)的振动模态下,主振型和从振型之间具有更小的频率裂解。系统采用双闭环测控电路驱动,结构简单,具有良好的稳定性和较大的带宽。其中刚度调谐和正交误差校正所需要的高压直流电由小型化的Boost升压电路提供。样机测试结果表明闭环Boost升压电路精度高,对陀螺仪的零偏不稳定性影响小。陀螺仪具有高品质因数(Q=36503)、低非线性度(314×10^(-6))、低角度随机游走(0.1664°/√4)以及低零偏不稳定性(2.0229°/h)。

基于Z型变压器的交直流混合配电网仿真分析

随着智能电网的快速发展,分布式新能源配电网接入是未来发展的必然趋势。文中提出一种包含Z型变压器和升压斩波电路的新型单导线交直流混合配电网拓扑,以融合交流配电网与直流配电网的优势。Z型变压器因同一相的电压相互抵消而无明显的铁芯饱和现象,可用于实现交流和直流功率的耦合与解耦。升压斩波电路用于实现直流功率的流动,并维持各节点的电压等级。建立了分布式新能源配电网接入新型拓扑的仿真模型,验证了该新型拓扑的可行性。

兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术

当前主流的风力发电系统采用"双馈电机+双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流+升压斩波+SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。

一种零电压零电流转移斩波电路

为实现一种结构简单,高效,高频,低电压应力,简单控制的软开关升压变换器,提出一种零电压零电流转移斩波电路,并以其在Boost变换器的应用为例分析了其工作原理、软开关实现条件以及该电路的设计方法。仿真和实验结果表明:通过采用两条辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关;主开关管实现了零电压关断,开关管电压电流应力小;辅助开关管实现了零电流通断,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合。该软开关设计思想可以推广到其它的基本斩波电路中。

基于新型ADRC控制器和MC变换器的电机DTC控制系统研究

针对传统PID控制器参数鲁棒性和抗干扰性均较差的问题,提出了一种基于简化参数的自抗扰控制器(ADRC)的感应电机(IM)直接转矩控制(DTC)方法,它以给定转速和实际转速作为输入信号,并以给定电磁转矩作为输出信号,从而设计了基于简化参数的ADRC速度控制器。另外,由于传统DTC系统中采用常规的矩阵变换器(MC),其电压传输比较低,难以满足电机对电压的要求,直接影响了电机的输出特性,依据三相boost斩波器和MC的优势,提出一种新型MC直接转矩控制(DTC)方法,并对其进行建模分析,从理论上证明了该拓扑结构的合理性。仿真结果表明了提出的电机DTC控制系统的转速和转矩响应快速,转矩脉动大大减小,系统具有良好的动、静态性能。

基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究

以电能质量问题责任分离为出发点,将电能质量划分为供电质量和负荷质量。针对解决负荷质量问题,提出了一种基于超级电容储能的统一负荷质量调节器。调节器以并联型APF拓扑为基础,在其直流母线上配置了新颖的由双管升降压斩波电路控制的超级电容储能系统,利用超级电容的储能,调节器能够实现快速补偿负荷的波动功率或突变功率,使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率。仿真研究验证了统一负荷质量调节器拓扑及其控制策略的正确性和有效性,能够有效改善负荷品质,提高电能质量。

基于不控整流型直驱风电系统的最大功率跟踪

介绍了不控整流型直驱风电系统的最大风能跟踪原理,并根据此原理,推导出功率与斩波器占空比的关系,研究基于该系统的最大功率跟踪控制方法。即通过调节升压斩波电路的占空比来控制发电机整流后的电压电流,改变发电机的输出电流,从而改变电磁转矩,最终调节转速,使其跟随风速的变化来捕获最大风能,从而在电机侧实现最大功率跟踪。仿真结果表明该控制方法的可行性。

基于云智能控制器的燃料电池最大功率跟踪策略

最大功率跟踪(MPPT)技术是提高燃料电池能量转化效率的有效手段。在分析燃料电池输出特性及燃料电池发电系统DC-DC转换电路控制特性的基础上,提出基于云模型理论的燃料电池最大功率智能跟踪方法。以燃料电池输出功率变化量与电压变化量作为二维云模型发生器的前件,升压斩波电路开关的占空比作为云模型发生器的后件,建立了适用于燃料电池最大功率跟踪的云智能控制器。该方法有效地解决了扰动观察法在外部条件发生剧变时存在的误判问题和模糊控制中精确隶属度设计困难的问题。利用Matlab/Simulink搭建燃料电池发电系统仿真模型,在燃料流量启动、陡增和陡降三种典型扰动方式下,对所提最大功率跟踪策略进行了仿真计算。结果表明该策略能够快速、准确地跟踪最大功率点,具有收敛速度快、稳定性好的优点。

锂离子蓄电池组充放电均衡器及均衡策略

本文提出了一种针对锂离子蓄电池组的均衡器,根据电池组充放电状态采取两种不同的均衡策略.当电池组处于充电状态时,对电池组中能量最高的单体电池进行均衡放电,以提高整个电池组的充电容量.当电池组处于放电状态时,对电池组中能量最低的单体电池进行均衡充电,以提高整个电池组的放电容量.均衡器以电感为储能元件,等效的均衡电路为典型的升降压斩波电路和降压斩波电路,均衡电流可控可调.本文详细分析了均衡器的工作原理和均衡策略,同时进行了仿真实验和实际的均衡实验,实验结果均证明了此均衡器的可行性.

直流斩波实验升压失效问题分析

不可控整流电路作为升压斩波电路电源进行实验时,存在电源输入跟随负载电阻变化的问题,一定程度上影响对电路性能的分析。参考NMCL系列本科实验用电路,深入分析电路结构,并采用Matlab/simulink软件搭建仿真电路,定量分析负载呈现不同特性时对升压斩波实验性能的影响,指出实验分析中存在的误区。根据仿真的波形和分析数据,指出了负载的最优设置方式,有助于帮助师生理解单一升压斩波电路、复合电路的工作特性。