一种三相双输出有源中点钳位型三电平变换器

该文基于有源中点钳位型三电平变换器(ANPC-TLC)结构,通过每相增加两个开关管形成一种具有两组三相交流电压输出端口的双输出有源中点钳位型三电平变换器(DOANPC-TLC)拓扑。该文详细介绍DO-ANPC-TLC的拓扑结构,对其工作原理进行分析,研究其不同开关状态下的电流路径、输出相电压电平和各开关的电压应力。针对DO-ANPC-TLC结构特点及工作原理,应用一种双输出虚拟空间矢量脉宽调制(DO-VSVPWM)方法,能够独立控制两组交流输出,并保持直流链路电容电压平衡。为了进一步简化控制过程,研究一种基于载波的简化双输出虚拟空间矢量脉宽调制(CB-VSVPWM)策略,在器件损耗和总谐波畸变率(THD)方面,对所提出DO-ANPC-TLC的性能进行分析。实验结果验证了所提拓扑的可行性和调制策略的有效性。

L型双输出三电平变换器驱动开绕组电机研究

为简化驱动开绕组异步电机(OEWIM)的双逆变器结构,提出一种L型双输出三电平变换器(L-DO-TLC)拓扑。将T型三电平拓扑与九开关拓扑相结合,通过器件复用方式简化拓扑结构,仅需15个开关器件即可实现双三电平输出,有效降低了系统成本。首先详细分析了L-DO-TLC拓扑工作机理,采用含直流偏置的正弦脉宽调制(SPWM)策略实现了双端口独立输出。在此基础上,根据OEWIM驱动的特殊需求及所提拓扑特点,给出一种双端口互差120°OEWIM驱动接线方案并建立了系统数学模型,给出了电压空间矢量分布图。然后利用矢量解耦思想,对双输出端口调制度进行了研究,确立双端口互差120°OEWIM驱动的稳定运行区间。最后,对所提拓扑及控制策略的可行性和有效性进行了验证。

基于状态分解的三电平变换器交错并联技术

三电平变换器交错并联技术是满足大容量和高功率应用的重要途径,但传统交错并联难以避免环流较大的缺点。此处提出一种基于状态分解的新型交错并联技术,将两个并联三电平变换器视为一个整体进行调制,利用传统的五电平空间矢量方法计算出相应开关状态。在此基础上,优先考虑系统环流的影响,将五电平状态灵活地分解为对应的三电平状态。相较于传统交错并联技术,所提出的方法在进一步减小输出电流谐波的同时,还能有效抑制环流幅值,并通过仿真和实验验证了新型交错并联技术的可行性与有效性。

基于调制比跟踪的三电平变换器VSVPWM策略研究

在采用虚拟空间矢量调制策略的二极管钳位型三电平变换器中,参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高,且虚拟中矢量幅值无法随着调制比的变化而调节电压畸变率.针对该问题,提出了一种减小线电压谐波畸变率的基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略.首先分析了传统虚拟空间矢量调制策略的小三角形区域划分方法,指出其参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高;然后提出了一种基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略,该策略在虚拟中矢量幅值与传统中矢量幅值的比值等于调制比时线电压总谐波畸变率取得的最小值;最后在Matlab/Simulink平台上验证了所提虚拟空间矢量调制策略,仿真结果证明所提出的调制策略简单、正确、有效.

基于T型三电平变换器的优化损耗分布控制策略

T型三电平变换器在常规调制策略下,存在着严重的内管外管损耗不均的问题。当变换器的调制比低于0.57时,T型三电平变换器的内管温升明显高于外管温升,这个问题在低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)运行时更为严峻,将威胁变换器的长期可靠运行。为此,提出了一种基于损耗优化分布的不连续脉宽调制策略,在空间矢量图的对应区域采用新的开关序列,每相采用钳位到直流侧正极或直流侧负极的钳位方式,进而实现外管内管电流的重新分配。新调制策略采用五段式发波,不仅有效改善了内外管损耗的分布,还能提高变换器整体效率;通过冗余小矢量互补的序列,维持中点电压的平衡;新调制策略具有统一的载波调制实现方式。最后,通过电气-热联合仿真,验证了所提损耗优化分布调制策略的有效性。

二极管箝位型三电平变换器关断尖峰电压吸收电路分析

详细分析了二极管箝位型三电平变换器中功率器件关断尖峰电压产生的原因,探讨了工程上抑制关断尖峰电压的各种方法,并重点分析了常用的尖峰电压吸收电路使用注意事项。结果表明,传统的RCD电压尖峰吸收电路应用在三电平电路中,存在状态转换时若死区时间不足会产生瞬时短路电流的问题,对功率电路造成威胁,采用简化的RC吸收电路较为合适。最后通过仿真对上述分析进行了验证。

矿用中点钳位三电平变换器滑模控制策略研究

针对两电平双向接口变换器在高压大容量配电网中对功率开关器件的开关特性要求高、开关损耗多、谐波含量高的问题,提出了基于中点钳位三电平变换器空间矢量调制的滑模控制策略。主要通过数学分析建立了三电平变换器在dq坐标系中的数学模型,并给出了抑制直流侧电压波动的控制策略。三电平变换器通过多个功率开关管的串联,并采用二极管钳位,获得交流输出电压的三电平调制,降低了开关频率,减少开关损耗。同时分析了基于三电平变换器滑模控制的矿用变换器在矿井中的应用前景。分析表明矿用变换器若采用中点钳位三电平滑模控制,不仅输出电平台阶多,波形更趋近于正弦波,而且降低谐波含量,改善直流侧波形品质。最后通过仿真验证了该拓扑的实用性及有效性。

二极管钳位型三电平变换器开关损耗分析

在优化多电平变换器系统性能时必须建立变换器开关损耗模型。通过一些特征参数来表征器件的开关波形,并根据开关波形产生的内在机理分别拟合逼近三电平变换器中快恢复二极管和IGBT的真实开关波形。另外,在分析二极管钳位型三电平变换器半导体器件开通、关断机理的基础上,建立了此类变换器的开关损耗计算模型。实验验证了二极管钳位型三电平变换器的器件开关模型和开关损耗模型的正确性和有效性。

基于小波包分析和概率神经网络的电磁法三电平变换器故障诊断方法

针对基于三电平变换器的电磁法发射机中功率开关器件开路故障特点和复杂工作环境,提出了针对性的故障诊断方法。该方法以变换器输出电压为原始信号,利用变采样频率的小波包分析方法提取特征向量,以提高对信号频率的分辨准确度。然后利用核主成分分析对特征向量进行降维,可以简化分类器的结构,提高诊断时间。采用概率神经网络建立故障分类器,可以提高诊断方法的鲁棒性。在一台5 k W电磁法三电平变换器实验样机上进行实验和分析,实验结果表明该方法可以准确地进行故障诊断,有较好的诊断准确度、实时性和较强的鲁棒性,具有一定的工程应用价值。

一种新颖的交错并联正激三电平变换器

该文提出一种交错并联正激三电平直流变换器,其输出滤波电感可大大减小。这个特点使它非常适用于负载动态变化很快的功率变换场合(如电压调节模块),不仅可以提高动态响应速度,还可以减小输出滤波电容,从而使得输出滤波器体积大大减小,提高变换器的功率密度。该文首先分析该变换器的工作原理,然后和传统的两电平变换器进行比较,最后试制一台0.8V/100A输出的电压调节模块样机对该变换器性能进行试验验证。

采用次级辅助网络的零压零流PWM三电平变换器

该文提出一种新型的ZVZCS PWM TL直流变换器,在变压器的次级侧增加一个辅助绕组,其辅助电压为滞后管创造零电流条件,较好地解决了滞后管轻载下软开关难的问题。新的主电路拓扑减小了功率器件的电压应力。辅助电路没有使用有源开关和有损元件,具有简单高效低成本的优点,特别适用于高电压大功率的场合。该文分析了该变换器各时段的工作原理,并提供了设计参考和实验结果(4kW实验样机)。

非隔离三电平变换器中分压电容均压的一种方法

在非隔离三电平变换器中,分压电容必须是均压的,以保证开关管电压应力相等。在实际应用中,由于控制电路和/或驱动电路有差异,开关管的导通时间不完全相等,使得分压电容不均压,这样开关管电压应力不相等。为了解决这个问题,该文提出一种均压方法,它通过调整开关管的导通时间,确保分压电容均压,论文最后给出实验结果,以验证本方法的有效性。

输入输出共地的三电平变换器

三电平直流变换器不仅可以降低开关管的电压应力,同时还可以大大减小储能电感和电容。但是6种不隔离的三电平变换器的输入输出不共地,其应用范围受到限制。该文引入隔直电容的概念,对这6种不隔离的三电平变换器进行改进,使其输入与输出共地,同时保留其所有优点:①开关管电压应力只有其原型电路的一半;②储能电感和电容可以大大减小。该文以Buck三电平变换器为例进行分析和实验验证。

零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器,该变换器的一个桥臂为三电平桥臂,其开关管的电压应力为输入电压的一半,可在很宽的负载范围内实现零电压开关,可以选用场效应管(MOSFET);另一个桥臂为两电平桥臂,其开关管电压应力为输入电压,可在很宽的负载范围内实现零电流开关,可以选用IGBT。该变换器的输出整流电压交流分量很小,可以减小输出滤波器,改善变换器的动态特性。其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理,讨 论参数设计,并且给出实验结果。

全范围内中点电位平衡的三电平变换器调制策略

中点电位的平衡是保证中点钳位型三电平变换器安全可靠运行的必要条件。因此,提出了一种可在全功率因数、全调制度范围内维持中点电位平衡的调制策略。该调制策略的特征为在1个开关周期内只有3次开关动作,并提出了适合于该调制策略的中点电位恢复算法。与基于载波的脉宽调制和虚拟空间矢量调制方法相比,所提出的调制策略能在很大程度上降低开关损耗,并且具有较好的输出电压波形质量和较强的中点电位控制能力与恢复能力。最后,通过实验对比了现有的调制策略,验证了所提调制策略的可行性和优越性。

Buck三电平变换器

提出一种Buck三电平变换器 ,该变换器中开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,可以大大减小输出滤波器的大小 ,详细分析Buck三电平变换器的工作原理 ,分析该变换器的输入输出特性 ,讨论主要参数的设计 ,提出一种使输入分压电容电压均衡的方法 ,并进行实验验证。

相差控制的Boost三电平变换器工作模式分析

基于一种利用Boost三电平(three-level,TL)变换器平衡输出侧中点电位的方法,对变换器的工作模式进行深入分析。该方法在不改变变换器电压输入–输出关系的前提下,通过调节两开关信号间的相差控制输出侧两电容的充放电时间,从而平衡中点电位。通过对工作模式的分析,推导出新的变换器不同工作模式间临界升压电感计算公式。公式表明,临界升压电感不仅与开关信号占空比有关,且与两信号间的相差有关。通过Matlab/Simulink软件进行仿真,并利用基于DSP(TMS320F2812)的硬件系统进行了实验验证。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。

零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压开关复合式PWM全桥三电平变换器,其中一个桥臂为三电平桥臂,另一个桥臂为两电平桥臂。三电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压的一半,可在宽负载范围内实现零电压开关;两电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压,它们利用变压器的漏感来实现零电压开关;该变换器的输出整流电压交流分量很小,可以减小输出滤波器,改善变换器的动态特性;其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理,讨论参数设计,并且给出实验结果。

零电压开关PWM全桥三电平变换器

该文针对全桥三电平变换器提出了一种新的控制——斩波加移相控制,引入了飞跨电容和钳位二极管,使全桥三电平变换器可以工作在三电平模式和两电平模式,同时实现所有开关管的零电压开关,从而使变换器适应宽范围输入电压的要求,并保持较高的变换效率。由于开关管的电压应力只有输入电压的一半,使该变换器非常适合高压输入的场合。此外,全桥三电平变换器输出滤波电感比传统全桥变换器大大减小,副边整流二极管的电压应力得到了降低。由于变换器的输入电流纹波很小,输入滤波器也得到了减小。该文详细分析全桥三电平变换器在该控制策略下的工作原理,讨论参数设计,并且给出实验结果。

宽压开关电源的三电平变换器建模及控制

针对煤矿井下特殊环境对开关电源的一些要求,提出了一种基于三电平变换器的宽范围开关电源设计方案。重点阐述了三电平变换器的工作原理,基于状态空间平均法建立了变换器的交流小信号模型,推导出了相应的交流小信号传递函数,并根据该传递函数建立了闭环控制系统,设计了无源超前补偿网络,最后建立了系统仿真模型。仿真结果表明：当输入电压为95~825V,负载变化的情况下,变换器的输出电压能够较好地稳定在期望值上。