考虑二极管非理想特性的中点钳位三电平电路的分析

功率二极管非理想特性表现为较高的正向恢复电压与反向恢复电流。本文在分析二极管非理想特性产生机理的基础上,研究了功率二极管在中点钳位(NPC)三电平电路中不同工作状态下的瞬态行为及其对三电平电路主开关管工作性能的影响。通过Saber仿真软件建立了具有正向与反向恢复特性的二极管功能模型,并通过NPC三电平电路的仿真,验证了该模型对于定量分析三电平电路是可行的。实验结果进一步证明了理论分析与仿真分析的正确性。

基于三电平电路新型开关功率放大器的研制

分析了开关功率放大器(简称功放)的基本工作原理和工作过程,设计了一种基于三电平电路结构的新型开关功放,利用正弦波脉宽调制技术,突破了传统功放中功率器件工作在线性区的局限,克服了普通开关功放失真度较大的缺点。仿真和试验结果证明,该功放相对1Hz～2kHz的正弦波信号呈现出良好的线性放大作用。该机控制方案思想清晰,控制电路简单,电流失真小,效率高,在航空工业振动测试中具有较高的使用价值。

一种碳化硅器件三电平电路的损耗计算方法

三电平电路较之两电平电路,斩波频率高,谐波小,有利于滤波器的优化设计,以及能更好地用于高速电机的驱动。三电平电路中开关器件的损耗是影响逆变器性能的主要因素,而传统的IGBT损耗计算方法不适用于SiC MOSFET,且常用的物理模型方法计算量较大,因此,为了精确且简便地计算分析开关器件的损耗,通过平均值法和SiC器件的损耗参数研究了三电平I型和T型拓扑电路的损耗大小关系。采用PLECS软件进行仿真实验,实验结果与上述计算结果一致,验证了该损耗计算方法的可行性。

一种基于三电平电路的新型开关功率放大器

分析了开关功率放大器的基本工作原理和工作过程 ,设计了一种基于三电平电路结构的新型开关功率放大器 ,利用正弦波脉宽调制技术 ,突破了传统功率放大器中功率器件工作在线性区的局限 ,克服了普通开关功放失真度较大的缺点。对系统的工作原理。

新型三电平交流斩波电路的输出频谱结构分析

关于多电平变换器的研究已经有十几年了,但是多电平技术在交流电能变换当中的应用尚不多见。三电平交流斩波电路是一种用于高压电能变换的新型电路拓扑。它允许使用低电压等级的器件完成高压电能变换,并采用较多的电平数去逼近所希望的波形,使输出电压或电流的质量大大提高,谐波含量减少。文中对三电平斩波电路的输出电压频谱进行了一股性的讨论,得到了普适的结论。这一结论同样可分析普通的交流斩波电路的输出频谱结构。通过实验验证了电路的工作原理。

无源无损软开关三电平CUK电路

介绍了无源软开关技术在三电平电路中的工作原理和过程,给出了相应的设计要点,并进行了仿真研究。所有功率器件均工作在软开关状态,可使系统效率提高。

串联谐振三电平Boost电路的研究

根据燃料电池的特性,三电平Boost电路广泛应用于电动汽车燃料电池升压系统,但仍存在着开关损耗大的缺点。为减小开关损耗,提高系统整体效率,提升能源利用率,对各个工作阶段进行分析,在三电平Boost电路的基础上增加了谐振腔,对软开关特性进行研究。通过仿真实验,对硬开关三电平Boost电路和带有谐振腔软开关技术的三电平Boost电路进行对比,结果显示软开关技术能够有效减小开关损耗,对提高系统效率有着重大意义,同时对其他软开关谐振电路的研究有着一定的借鉴推广作用。

基于新型三电平变流器的超导磁储能系统设计

为改善超导磁储能系统在充放电过程中的输出特性,并提高其能量转换效率,在分析了A-NPC三电平变流器拓扑结构及其工作原理的基础上,以此变流器为核心,设计了一套超导磁储能系统。该系统采用一种基于SVPWM调制的三电平直接功率控制策略,并利用功率前馈解耦算法,实现了储能系统充放电过程中的单位功率因数控制。实验结果表明,储能系统充放电过程稳定可靠,工作效率有效提高,并能获得良好的电流、电压波形。

冶金轧机用电励磁同步电机三电平矢量控制

根据交交和交直交轧机传动的各自特点,提供了一种基于三电平交直交电路的气隙磁场定向电励磁同步电机矢量控制解决方案,它包括一种能在全速范围内观测电机磁链的混合模型观测方法、励磁系统的主电路拓扑和控制以及三电平空间矢量脉宽调制算法。仿真和实验结果验证了该控制方案具备良好的动态和稳态性能。

三电平BOOST电路在功率因数调节(PFC)方面的应用

为了解决较高电压等级直流负荷(如电动汽车)前端整流装置对电网造成的谐波污染问题,笔者根据三电平结构的发展和boost PFC电路的应用,阐述了一种适用于高电压等级、基于三电平拓扑结构的PFC AC-DC变换器的控制策略,分析了其在应用载波移相调制技术下模块化结构,以及其输入、输出电压特点、电感二倍频电流的电气特征,搭建了三电平Boost电路控制及电路模型,得到了较高电压等级PFC变换的方案。仿真结果表明,基于三电平Boost的PFC变换器电流环灵敏度高,能有效实现PFC变换,解决了电感电流波纹过大的问题。

三电平ANPC-DAB的零电压软开关特性与损耗均衡方法

采用多电平电路来构建双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变换器可实现更高的电压等级与功率密度及更好的性能。基于半桥有源中点钳位型(active neutral point clamped,ANPC)三电平电路构建半桥ANPC-DAB电路,通过分析开关状态切换过程中零电压开通(zerovoltage switching,ZVS)的软开关特性,得出使全部12个开关管实现ZVS开通的条件。在此基础上,通过分析零电平开关状态对损耗分布的影响,提出一种能够有效改善开关管损耗分布的调制方法。为验证DAB的损耗分布及效率,对半桥ANPC-DAB建立损耗模型,对开关管的损耗分布及DAB的效率进行仿真分析。最后,通过1.5k W的实验样机完成实验验证。仿真与实验结果表明,所提出的调制方法在全部开关管实现ZVS的同时,有效地改善了功率器件的损耗分布。

三电平BUCK电路应用分析

本文结合有轨电车车载超级电容充电要求,设计了一种四桥臂三电平BUCK充电电路,通过对比分析三电平BUCK电路的优势,并进行仿真计算,实现了多桥臂三电平BUCK电路的恒流控制策略,根据试验波形,验证控制方案的可靠性以及充电主电路的可行性,解决了列车运行的供电问题。

三电平开关功率放大器用的相移SPWM技术

相移SPWM技术是多重化和正弦波脉宽调制(SPWM)技术的有机结合。利用数学推导分析了相移SPWM技术的原理,在此基础上设计了一种具有多重化结构的三电平开关功率放大器,详细介绍了主电路结构和控制电路的组成,并对电路的工作原理作了简要分析,最后对二重化电路拓扑进行了仿真和实验,验证了该技术用于三电平开关功率放大器中的可行性和实用性。理论分析证明,相移SPWM技术具有增大功率放大器容量,有效减少谐波,提高等效开关频率,拓展传输带宽等优点。仿真和实验结果表明,二重化电路与单逆变单元电路相比,可明显减小放大器的失真度,改善输出波形;说明相移SPWM技术值得在开关功率放大器的设计中推广应用。

一族电感耦合式Dual-Boost无桥三电平整流器

通过对耦合电感、双向开关管单元与无桥功率因数校正电路(power factor correction,PFC)的有机融合,提出一族基于电感耦合式双升压(Dual-Boost)无桥三电平整流器。在无桥PFC电路桥臂与直流侧上下分裂电容之间嵌入双向开关管单元,在每个工频周期无桥PFC电路桥臂之间产生5种电平,可减小开关损耗。所提三电平整流电路共用耦合电感磁芯以提高磁芯利用率,且其两桥臂间的五电平电压可降低交流侧电流谐波,该拓扑具有开关管电压/电流应力较低的特点。阐述拓扑推导过程,分析所提拓扑的工作原理、耦合电感特性,研究控制及调制策略,并搭建输入220V/50Hz、额定输出1kW/400V的实验样机,验证所提方案的可行性和理论分析的正确性。

直流电压自平衡T字型三电平并网逆变器脉冲产生方法

针对三电平逆变器直流电压失衡问题,首先分析了T字型拓扑三相四线制三电平电路的输出电压与触发脉冲间的关系,并给出基于DSP+FPGA主从结构控制器的脉冲实现方法;分析了逆变器换流过程中能量的流向及直流电压失衡的根本原因,并对其脉冲产生方法进行改进;最后将分析结果在三相四线APF平台上进行了验证。

常用变频器主电路的性能特点与使用要点

论述了常用变频器主电路的结构形式与性能特点 。

混合导通模式并网逆变器的直接电荷量控制方法

逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器,并使逆变侧电感工作于混合导通模式(mixed conduction mode,MCM)。逆变器在负载电流较小时工作于DCM,在负载电流较大时工作于梯形导通模式(trapezium conduction mode,TPCM),从而在实现软开关的同时,有效地减小了电流应力。DCM与TPCM都可以实现固定开关频率,但基于传统的状态平均模型难以实现控制器的设计。该文提出一种以桥臂输出的电荷量作为控制变量的电荷量模型。该模型为线性化的二阶模型,大大简化控制器的设计。基于该模型,该文提出了一种定开关频率的直接电荷量控制方法。最后,通过仿真和实验,验证所提出的建模与控制方法的优越性。

采用新型器件IGCT的大容量PWM变频调速系统

分析了新型器件集成门极换向晶闸管IGCT的原理 ,并介绍IGCT-PWM调速系统的PWM波生成新方法和其它负荷无功的补偿。