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。

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。

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。

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。

多功能直流集电器概念及其全直流海上风电系统

直流汇集与输送是未来大规模海上风电系统的主要发展方向之一。为了实现低成本、高效率和高可靠性的海上风电全直流组网与输送,该文提出一种多功能直流集电器概念及其海上风电直流组网方案。通过引入直流集电器对风机单元进行能量汇集和级联升压,所构成的全直流组网系统不仅减小了机侧换流器规模和海上换流站平台,同时消除了风机的功率波动对于风场内网电压的影响,使得各个风机均可实现最大功率追踪并维持原有的控制和保护架构。此外,直流集电器概念的提出使得海上风电系统的运行更加灵活,同时兼顾故障隔离、动态切入切出、直流耗能运行等多种模式,为远距离大容量的海上风电建设提供了一种切实可行的解决方案。最后,通过搭建基于直流集电器的全直流海上风电系统的仿真模型,验证了所提方案的正确性与有效性。

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。

燃料电池电站功率调节系统主电路研究

在燃料电池电站功率调节系统设计中,为了达到高效率、高可靠性和低成本的总体目标,需对功率调节系统进行优化设计。通过分析电路结构、工作电压等级和工作频率等因素,探索了功率调节系统的优化设计理论和规律。按功率调节系统优化设计规律,研究了50 kW级燃料电池电站的功率调节系统电路结构与工作参数的优化配合关系。同时设计了燃料电池中通过逆变器直接与负载联结以及通过升压斩波器-逆变器与负载联结两种电路的结构和参数。最后,通过实验对所提出的设计进行了验证。

动力电池组的二级式均衡控制策略研究

为了克服电动汽车电池组单体电池的不一致性对电池组整体性能和使用寿命的影响,进行了电池组均衡充电控制策略研究。分析了基于反激变换器的均衡方式和基于Boost-Buck斩波电路的均衡方式,结合两种均衡方式的优点以及锂离子电池恒压/恒流的充电方式,提出了一种二级式均衡控制策略。实验结果表明,该二级式均衡控制策略比反激变换式和斩波电路式在均衡速度和均衡效果上都有显著提高。

TL494控制智能开关稳压电源设计

介绍了TL494为控制电路核心的智能开关稳压电源的设计.其采用先进的电压、电流双闭环控制技术,既能通过电压反馈控制稳定输出电压,又能通过电流反馈对过流和输出短路故障实施可靠的保护.同时通过MSP430单片机的键盘设定来实现对输出电压的设定和步进调整.

直驱型风力发电系统交错并联升压斩波器的设计与控制研究

对直驱型风电机组交错并联斩波器的控制和设计中的关键问题进行了较为深入的分析,得出了基于最大功率跟踪(MPPT)算法的斩波器输入电流指令解析表达式;给出了N重交错并联升压斩波器纹波电流的统一表达式,并基于此得到了滤波电感的设计准则;对1.2MW直驱型风力发电全功率并网变流机组进行了全面的仿真,仿真结果验证了提出的控制和设计方案的正确性,具有一定的实用价值。

新型空调电动机系统功率因数校正电路的设计分析

变频空调系统需要调节压缩机转速,使制冷量连续变化,适应空调负荷的需要.为了满足输入电流谐波分量电磁兼容标准和进一步改进现有变频空调系统效率,需要研究一种宽输出电压变化的功率因数校正(PFC)电路.本文在分析比较主要开关变换器的基础上,提出采取低电压应力的Buck+Boost为主电路拓扑.本文进行宽输出电压变化PFC电路控制策略的分析比较,采用了先进的单周期非线性控制策略.新的空调电动机系统中,电动机输入电压的变化可以从PWM逆变器中转移到功率因数校正电路,即PFC的输出电压可以在宽的范围内变化,后级只需要简单的脉冲幅度调制PAM逆变器,其工作在低频范围,[频率可以根据负载变化],PAM逆变器占空比可以保持恒定,因此逆变器的电路和控制大大简化,同时实现逆变电路简单的控制.如此,可以减少整机成本并提高效率.同时,由于后级逆变器可以工作在低频频率,开关损耗和开关噪音可以进一步减少.计算机仿真和实验结果验证理论预期.

基于DSP双管并联升压斩波电路设计

介绍了一种适合大功率的并联升压斩波电路结构以及该电路的原理与工作特性，分析了基于DSP芯片的升压型电路，设计了硬件电路以及编写软件程序。该方案电路简单，可靠性高，转换效率高，经过实验测试，验证了该电路的优点和工程应用价值。

双馈风力发电机转子绕组能量回馈技术研究

双馈风力发电机在超同步转速下运行时,定转子绕组能够同时输出功率,将转子绕组这部分能量回馈到电网可以提高双馈风力发电机的运行效率。本文运用交流升压斩波技术将转子绕组的低压交流电泵升为高压直流,再经逆变送回电网。并建立了交流升压斩波的控制算法,计算出系统在各种状态下回馈电压、电流与转差率、占空比之间的关系。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能较好的将双馈发电机转子绕组的能量回馈给电网。

并网光伏发电系统动态建模及仿真分析研究

以光伏发电系统工程应用需求出发,建立了光伏电池阵列详细数学模型,对光伏电池板特性进行了深入研究,并建立了直流升压斩波电路、最大功率跟踪算法及三相逆变电路电磁暂态数学模型。对光伏电池板的输出特性和光伏发电系统运行功能进行了分析,采用Matlab/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。

改进的动态电压恢复器

针对目前动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)补偿能力有限、储能电容较大等问题,提出了一种改进的DVR拓扑结构.新的拓扑结构通过一个二极管不可控整流器从负载侧上获得能量,再利用升压斩波电路的升压特性,把直流侧电压稳定在一定范围内,保证在电网电压发生跌落严重的情况下,逆变器仍能正常维持工作.它可以有效地控制逆变器直流侧电压稳定,增大了补偿电压的范围,延长补偿时间,从而提高DVR的补偿能力.本文详细介绍了改进的拓扑结构主电路,对boost的功能和参数设计进行了分析.最后通过仿真实验来证明提出的新型DVR系统可行性.

基于模糊控制的光伏发电MPPT控制方法

为最大限度地提高光伏发电系统中光伏电池的光电转化效率,针对固定步长电导增量MPPT控制方法的缺点,提出了一种基于模糊控制的变步长电导增量MPPT改进算法。分析了光伏电池的特性并建立等效模型,搭建了基于Boost电路的光伏发电系统,根据系统输入输出设计相应的模糊控制规则,选择合适的隶属度函数,实现了最大功率跟踪的优化控制。通过仿真与分析,证明该方法优于传统的固定步长电导增量法,有利于提高控制精度、减小光伏电池输出功率的波动。

基于开关电源的智能电瓶车充电系统研究

为解决现今市面上使用的电瓶车充电系统的充电电压与电瓶车型号不匹配而对电瓶车电容产生损害的问题,提出一种新型电瓶车充电系统。该充电系统使用NCP1654作为核心控制芯片,采用开关直流升压电路(Boost:Boost Converter or Step-up Converter)拓扑作为主电路,利用新型碳化硅半导体器件作为主开关器件,完成了电瓶车充电系统中交流转直流部分的设计制作。供电侧的交流电压从180~260 V变化时,设备均可正常运行。此智能电瓶车充电系统输出两路直流电压42 V和27 V,最大输出电流均为2 A,负载调整率为0. 1,输出噪声纹波电压峰-峰值小于1. 5 V。充电设备中有可靠的保护电路,可以防止启动时尖峰电压和浪涌电流对电路的冲击。考虑到电瓶车充电系统的用户体验感,选择触摸屏作为操作界面。此外,利用STM32开发板检测输出电压电流,控制充电系统输出电压幅值。经测试,该电瓶车充电系统各项指标都达到了设计要求,可投入使用。