Input series out putparallel based multi-modular boost half bridge DC-DC converter with a dynamic control scheme

Multi-modular system plays an important role in power system architecture because low voltage and low power converters can be connected in any combination parallel or series at input/ output side in order to obtained any given power system specifications. Multi-modular boost haft bridge DC-DC converter in the configuration of input series output parallel has been investigated in this paper. The boost half bridge DC-DC converters are connected in input series output parallel con- figuration in order to achieve equal input voltage sharing and output current sharing between the con- verters. This can be achieved with the help of dynamic control scheme which consists of two loops, a voltage loop and a current loop, for each module. Dynamic behavior of multi-modular converter configuration has been observe by varying the load condition. Moreover, the results obtained through multi-modular converter describe that the system has good dynamic and steady state response. Al- though two converter modules are focused in this paper but it can be modified to any number of modules.

Torque Sharing Function Control of Switched Reluctance Machines with Reduced Current Sensors

This paper presents a Torque Sharing Function(TSF)control of Switched Reluctance Machines(SRMs)with different current sensor placements to reconstruct the phase currents.TSF requires precise phase current information to ensure accurate torque control.Two proposed methods with different chopping transistors or a new PWM implementation require four or two current sensors to replace the current sensors on each phase regardless of the phase number.For both approaches,the actual phase current can be easily extracted during the single phase conducting region.However,how to separate the incoming and outgoing phase current values during the commutation region is the difficult issue to deal with.In order to derive these two adjacent currents,the explanations and comparisons of two proposed methods are described.Their effectiveness is verified by experimental results on a four-phase 8/6 SRM.Finally,the approach with a new PWM implementation is selected,which requires only two current sensors for reducing the number of sensors.The control system can be more compact and cheaper.

Input-parallel output-parallel configuration of boost half bridge DC-DC converter with control strategy

The concept of connecting two boost half bridge DC-DC converter modules in input-paral- lel output-parallel configuration is presented. The input-parallel-output-parallel （IPOP） converter consists of multiple boost half bridge （BHB） DC-DC converter modules which are connected in par- allel at the input and output side. This kind of converter is an attractive solution for high power ap- plications. The correlation between input current sharing （ICS） and output current sharing （OCS） of the IPOP converter basic modules is described. Two loop control strategies, consisting of input cur- rent loop and output voltage loop, have been developed to achieve equal ICS and OCS in this present work. The control strategy for the IPOP configuration of boost haft bridge DC-DC converter has been verified for different load conditions （half load and full load）, The IPOP system proposed here is comprising of two modules but it can be extended to three or more. The performance of the pro- posed system along with the control strategy is verified by simulation in MATLAB using Simpower tool. Finally the satisfactory simulation results are obtained.

Decoupling Control Strategy for Single Phase SPWM Parallel Inverters

A deconpling control strategy of inverter parallel system is proposed based on the equivalent output impedance of single phase voltage source SPWM （sinusoidal pulse width modulation） inverter. The active power and reactive power are calculated in terms of output voltage and current of the inverter, and sent to the other inverters in the parallel system via controller area network （CAN） bus. By calculating and decoupling the circumfluence of the active power and reactive power, the inverters can share load current via the regulation of the reference-signal phase and amplitude. Experimental results of an 110V/2kVA inverter parallel system show the feasibility of the decoupling control strategy.

IGBT并联应用均流控制技术综述

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)在现代电力电子技术中应用广泛,在某些单个器件性能达不到设计要求的工作场合,IGBT的并联使用成为一种经济可行的方法。多模块IGBT并联应用可以简化电路结构,增大变流器输出功率,提高装置功率密度。IGBT并联应用过程中,器件本体的动、静态特性及结温的差异,驱动电路结构及功率回路不对称性,伴随IGBT长期使用出现的老化或失效等问题,都会引起并联IGBT支路电流的不均衡,影响系统的可靠性和稳定性。对国内外IGBT并联应用所关注的研究热点进行了调研分析,总结了IGBT并联动、静态电流不均衡产生的原理及影响,分析了电流均衡控制原理的差异。从功率回路均流控制和驱动回路均流控制两个方面,对IGBT并联应用均流控制的工作特性进行了分析总结和技术对比,并对IGBT并联均流技术的发展方向进行了展望。

感应电能传输系统多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法

大功率感应电能传输系统通常采用多并联拾取模块结构。然而,多并联拾取模块参数不一致,会导致各个拾取模块的电流和输出功率不均衡,从而降低系统效率,严重时会因模块过流而造成系统故障。为解决该问题,文中提出一种基于并联拾取模块补偿电容器的多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法。首先,介绍了传统感应电能传输系统与所提出的感应电能传输系统拓扑的特性。然后,分别分析了互感、拾取线圈自感及内阻对电流分布和系统效率的影响。最后,通过4个并联拾取模块的感应电能传输系统实验平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,采用所提方法时多并联拾取模块的电流和输出功率基本一致,并且相比传统感应电能传输系统,系统效率最高提升了2.21%。

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。

基于扩张状态观测器的并联直流变换器增强控制策略

为进一步改善并联直流变换器在多种内外部扰动下的动态性能,提出一种基于双闭环扩张状态观测器(ESO)的增强控制策略。该策略将比例调节器与ESO相结合,然后分别应用于公共电压外环和各个电流内环,实现各功率单元的动态均流,也强化对输入电压扰动的抑制能力,且无需额外传感器。首先,根据并联变换器的状态方程,推导内环电流ESO控制的表达式。然后,根据电流闭环极点的分布情况,从理论上分析ESO型电流内环在输入电压扰动抑制方面强于比例积分型电流内环的原因。此外,借助伯德图,给出ESO型电流内环对电感失配的鲁棒性更强并能有效消除动态电流偏差的理论依据。最后,使用三相buck变换器进行不同方案的对比验证,实验结果证明了所提策略在改进动态性能方面的有效性和先进性。

基于三级式可扩展多模块并联架构的低压大电流高距径比无线电能传输系统

在低压大电流高距径比磁谐振式无线供电场合,由于传输线圈间的耦合系数很小,因此功率器件和谐振元件的电流很大,导致系统损耗大,难以优化设计。为此,文中提出一种三级式可扩展多模块并联无线电能传输系统架构,利用基波分析法对双模块并联系统建模并分析其传输特性。为提升系统效率,对比3种输出级结构及其控制策略并遴选出一种最优拓扑。进一步地,提出线圈级具体参数设计方法以减小电压电流应力并实现输入级软开关。最后搭建一台距径比为1(30 cm/30 cm)的1 kW原理样机验证理论分析,对比3种不同输出级拓扑的性能。实验结果表明,系统最高效率可达75.2%。

基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略

由于变流器出口线路阻抗的不匹配,采用传统下垂控制策略的多并联构网型变流器难以实现无功功率的精确分配。为了提高无功功率分配精度,文中分析了并联变流器的功率分配机理,提出了一种将变流器的无功功率分配误差和输出电压相结合的自适应虚拟阻抗设计方法。基于该方法的无功功率分配策略在实际线路阻抗未知且分布式单元之间无互联通信的工况下,可实现无功功率高精度分配。该策略还可以改善引入虚拟阻抗存在的无功功率分配精度与输出电压跌落之间的矛盾,抑制变流器间的环流。此外,对变流器进行小信号稳定性分析以合理设计控制参数。硬件在环仿真的结果验证了所提控制策略的有效性。

变电站大功率并联直流蓄电池组主动均流仿真研究

针对变电站大功率并联直流系统方案及均流技术方案进行研究,选出最适用于变电站的并联型直流供电系统方案,然后分析在并联直流系统下的均流技术和均流控制,提出一种改进的平均电流法,最后通过MATLAB/Simulink搭建电路仿真模型及控制回路仿真模型,完成系统方案及均流方案的设计与仿真。仿真结果表明,混合型并联方案可靠性高、充放电效率高且具有冗余度,所以选择混合型并联方案作为并联型直流供电系统方案;改良的均流系统的闭环控制满足控制回路的稳定性要求,能快速响应均流要求,具有相当高的抗干扰能力,且改良的平均电流法均流精度高、可靠性好。

计及线路阻抗的分布式微源自适应下垂并联

此处分析了以逆变器为接口的分布式微源并联系统的环流产生机理,指出在线路阻抗呈感性时,并联单元间线路阻抗差异和输出电压偏差对系统无功功率均分具有较大影响。为此,提出一种电压源型分布式微源逆变器(VS-DMI)的并联系统均流控制方法,通过在传统微源无功/电压控制环路上叠加一个根据当前无功自适应变化的电压补偿值,可以有效改善由于线路阻抗不一致和电压偏差导致的无功功率不均分,实现并联系统的均流控制。仿真和实验结果验证了该控制策略可以显著抑制功率环流,实现不同线路参数下各台逆变器输出功率的平均分配。

IPOP型双有源桥变换器均流控制方法研究

为提高双有源全桥变换器的功率容量,各种模块化组合方式被相继提出。基于输入并联输出并联的模块化组合方式,首先建立了变换器的降阶小信号模型,然后分析了变换器相与相间的均流原理并给出了变换器的相固有参数估算方法和并联均流控制策略,最后基于仿真模型对所提出的控制方法的合理性和正确性进行了验证。

基于主从控制的逆变器并联系统研究

基于主从控制的逆变器并联系统由 3个采用输出电压瞬时值和滤波电感电流瞬时值双闭环反馈控制的逆变器模块构成 ,通过共用电压调节器实现负载均分 .理论分析证明并联系统的输出阻抗减小 ,输出电压精度提高 .电路仿真结果表明逆变器输出滤波电容和逆变器的电流环放大倍数是影响负载均分的主要因素 .实验结果表明该并联方案可行 ,并联系统具有较好的均流精度 。

基于电路拓扑的IGBT并联均流方法

随着市场对大功率电力电子变流器需求的与日俱增,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar tran-sistors,IGBT)的并联技术已成为大功率设计应用的解决方案之一。针对现有的一些解决IGBT并联均流措施存在的问题,在详细分析外加电感对动静态均流影响的基础上,提出了一种基于电路拓扑的两电平电路中的IGBT并联均流方法,该方法需要添加1个额外的直流侧二极管和2个μH级的电感,降低了开关的开通损耗,不需要设置死区,且短路保护实现容易。同时,针对该方法带来的IGBT关断过电压第2尖峰抬高的问题,提出了一种改进的电路拓扑结构,利用额外的电容-二极管-电容(CDC)网络来解决IGBT关断过电压的第2尖峰抬高的问题。试验结果表明了该种方法的正确性、有效性和可行性,为大功率电力电子变流器的扩容提供了较理想的选择方案。

使用平均电流控制的逆变器并联系统

研究了基于平均电流控制的逆变器并联系统。通过分布在各模块中的平均电路,对各模块的电流给定信号进行平均后产生共享的电流基准信号,由此实现负载均分。推导了带负载电流前馈补偿的并联系统的数学模型,其等效传递函数与单台逆变器相似;通过理论分析、仿真和实验对有、无负载电流补偿两种控制方式下的并联系统外特性和均流性能进行了对比分析。实验结果表明并联系统具有动态响应快速,均流性能好的特点。

基于效率模型的DC-DC变换器并联系统电流分配策略

由相同或不同功率等级的DC-DC变换器构成的分布式电源系统运行时,为实现能源的有效利用,应尽可能的提高系统的运行效率。基于平均损耗计算推导Buck变换器在连续电流导通模式下的效率函数模型,给出效率函数模型的参数计算方法。为优化并联系统的运行效率,提出基于效率模型的并联模块电流分配策略。设计Buck变换器并联系统的优化目标函数,给出并联模块电流分配的计算方法,分析模块电流的约束条件,给出并联运行模块数的调节方法。完成数值仿真与系统实验,试验结果表明,与采用平均电流分配策略相对比,提出的电流分配策略能够提高并联系统的运行效率。

DC/DC模块电源并联研究

介绍了直流变换器模块并联及其均流问题。从模块输出特性角度分析了CCM工作模块不能直接并联 ,而必须采取均流措施 ;从模块输出特性和能量角度分析DCM工作模块可以直接并联 ,且能自然实现各模块间均流。用

基于自主均流法模块并联的小信号分析

随着分布式电源的发展 ,越来越多的电源系统采用模块并联技术。自主均流法以其优越的性能而得以广泛应用。本文针对自主均流法的特点 ,对其进行小信号分析 ,揭示了三环控制的特点 ,提出了三环设计规则 ,并把这一规则成功地应用于电力操作电源中。

一种全数字化互动跟踪式单相逆变电源并联均流控制策略

分析了逆变器输出电压的幅值和相位对并联系统输出功率的影响,提出一种互动跟踪式无主从并联控制方法。通过同步母线实现各模块的正弦参考电压同步,每个模块由 DSP的I/O口发出同步脉冲,同时用捕获口检测同步母线上的同步脉冲信号,强制各模块的正弦参考电压相互同步。利用CAN总线控制各逆变器正弦参考电压的幅值以均分无功功率。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现全数字化并联系统设计。实验结果表明此方案能实现无主并联和 N+1冗余且有较好地并联均流效果。