电压控制对构网型变换器频率响应特性影响分析

构网型变换器的虚拟同步环节是影响其频率动态的最主要因素,但构网型变换器内电势的频率并不仅包含虚拟同步环节的频率。对此提出了一种表征电压控制对构网型变换器频率动态影响作用的研究方式。首先类比同步机的频率分析方法,提出了构网型变换器内电势的概念,将变换器的频率通过内电势频率进行表征,进而通过运动方程建模的方法分析了机电时间尺度内交流电压控制在响应有功功率扰动时对频率动态的作用,分析了电压控制参数对构网型变换器有功功率和频率响应能力的影响趋势。研究发现,较大的电压控制比例和积分参数会使得系统频率动态恶化,但变换器的响应性能主要由虚拟同步环节决定。以3机9节点系统和实际区域电网系统的MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了一类双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器,以半桥全波式电路拓扑为例,深入研究了这类变换器的稳态工作原理,获得了变换器功率器件实现软开关的设计准则。借助输出周波变换器换流重叠、输入电网电压极性选择和输出滤波电感电流极性选择,实现了变压 器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,解决了周波变换器固有的电压过冲和环流问题,实现了输入周波变换器功率器件的ZVS开关和输出周波变换器功率器件的ZCS开关,为获得新型正弦交流稳压器和电子变压器奠定了关键技术基础。仿真与原理试验结果均证实了这类变换器的正确性与先进性。

单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

该文首次提出并深入研究了基于正激Forward变换器 的单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器。这类变换器由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器、以及输入、输出滤波器构成。输入周波变换器将输入不稳定劣质的交流电压调制成双极性三态的高频交流电压,输出周波变换器将此高频交流电压解调成单极性三态SPWM波,经输出滤波后得到稳定优质的正弦交流电压。通过输入周波变换器右桥臂相对左桥臂的移相,让输出周波变换器功率开关在输入周波变换器输出的高频交流电压为零期间进行换流,并借助输出周波变换器换流重叠和输入电压极性选择,从而实现了变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流、输出周波变换器的ZVS开关。详细分析了这类交换器在1个高频开关周期内的12个工作模式及其等效电路,获得了变换器外特性曲线与关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类交换器新概念,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器奠定了基础。

电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究

首次提出了电压源高频交流环节AC/AC变换器电路拓扑族 ,这类电路拓扑由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器构成。分析研究了这类变换器稳态原理与移相控制策略 ,绘出了变换器的外特性曲线。这类变换器具有电路拓扑简洁、两级功率变换 (LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强等优点。PSPICE仿真波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性。

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。

三相-两相矩阵变换器的双电压合成策略

基于三相—两相矩阵变换器的4端输出拓扑,提出了双电压合成调制策略。该方法利用输入线电压瞬时值进行调制,将输入电压中绝对值最大的相电压作为基准电压,根据输出电压的正负,将输出回路的一端与基准电压相连,另一端相连的3个开关进行PWM调制来获得期望的输出电压和正弦的输入电流。输入功率因数为1时,能获得的最大电压传输比是1.5。进行了Simulink仿真和基于dSPACE平台的实验,结果验证了该策略的正确性和有效性。

一种精确调节的零电压开通三路输出直流-直流变换器

多路输出直流-直流变换器广泛地应用于各种电子设备。该文的目的是提供一种所有输出均可精确调节的零电压开通3路输出直流-直流变换器。其中第1路输出和第2路输出分别由2个不对称半桥电路来调节,第3路输出由这2个不对称半桥电路之间的相移来调节。所有的主开关管都可以实现零电压开通,因此该3路输出直流-直流变换器可以以较高的效率工作于较高频率。文中探讨了该3路输出直流-直流变换器的工作过程、零电压开通条件及闭环控制设计。用一台输入电压为400V,输出分别为48V/10A、5V/20A12V/5A的实验样机来验证该零电压开通3路输出直流?直流变换器的优越性,在100kHz工作频率满载输出时转换效率为93.36%。

矩阵变换器多电压矢量及在交流调速中的应用

在电动机直接转矩控制(DTC)系统中普遍存在低速运转时的转矩脉动,而在矩阵变换器(MC)供电的DTC系统中,可根据MC的大小输入电压来合成长、短、零3种输出电压矢量,合理应用短零矢量而减少长电压矢量的使用,可有效地抑制转矩脉动。提出了一种5电平输出的滞环比较器,根据其输出确定转矩误差大小,选取不同的电压矢量。仿真结果表明,该方法能够有效地减小低速时的转矩脉动,增强系统的鲁棒性,使低速性能得到较大的提高。

低噪声无偏置电压-电流变换器

为解决电压-电流变换器电路的直流精度、噪声性能和交流性能间的矛盾,提出了一种直流部分与交流部分相对独立的电路结构.以两个对称的单晶体管共基组态放大器为交流变换单元,将交流输入电压变换为交流电流分量.一对匹配的精密恒流源电路分别为两个交流变换单元提供恒流偏置.将两个交流变换单元的输出电流叠加,抵消偏置电流,即可获得无偏置交流电流.该电路利用运放获得优异的直流性能,但运放位于交流回路之外.交流信号回路中只有晶体管和无源元件,从而同时实现了良好的噪声性能和高频性能.

新型电压-电压PWM控制DC/DC变换器的研究

针对传统电压单环PWM控制电路在输入电压大范围波动时存在输出电压幅值波动大、谐波分量大、动态响应较慢等缺点 ,提出了一种能够适应输入电压大范围波动的新型电压 电压PWM控制策略 ,并给出了其在Buck电路中的实际应用控制规律。仿真结果表明该新控制策略精度高 ,效果明显。

电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究

首次提出了电压源高频交流环节AC/AC变换器电路拓扑族,这类电路拓扑由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器构成。分析研究了这类变换器稳态原理与移相控制策略,绘出了变换器的外特性曲线,这类变换器具有电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强等优点。

电流-电压变换器的研究

通过对电流互感器式“电流-电压”变换器和电抗变压器式“电流-电压”变换器变换特性的分析,结果表明:对于不同频率的电流,电流互感器式“电流-电压”变换器对它们的变换几乎是相同的。而电抗变压器式“电流-电压”变换器将按频率的倍数进行变换,放大高频分量,抑制低频分量。通过从事继电保护装置研制的实践亦证实了不同的继电保护装置,采用不同形式的“电流-电压”变换器,使保护装置的电流变换环节更加完善。

0.005级高准确度交流电流—电压变换器

研制成功的两种0.005级交流电流——电压变换器,它们与1081型或7081型数字电压表以及稳定度为0.01%的稳流电源,组成0.015级交流电流表检定装置。可采用简便的直流比较法检定0.05级及以下各种精密级交流电流表。本文介绍了该变换器的原理、线路特点并进行了误差分析。

运用交流电压—电压变换器的自动电压调节器

电压骤降和过度的欠压是现在工业主要的关注点。这些电压骤降会对生产造成很大的负面影响,因此是要注意避免的。配电系统中使用的电流抽头变压器已经被证明不足以解决这些电压调整率的难题。针对这一难题,提出一种交流电压—电压变换器。该系统结合高速绝缘栅双极晶体管开关技术并且为工业客户提供所需的速度以及效率。另外,系统是否安装抽头变压器具有很高的灵活性。仿真结果表明交流电压—电压变换器在电压骤降的修正中具有一定的作用。根据精确地运算原理,单相系统很容易发展成为三相变换器系统。

采用辅助变压器的零电压零电流开关全桥直-直变换器

本文给出了一种新型的零电压零电流开关全桥移相脉宽调制变换器,该变换器采用IGBT为功率开关管,在传统变换器的基础上通过增加辅助变压器的方式提高了变换器的性能,通过增加正激能量恢复缓冲器和辅助电路,使变换器在各种负载以及短路工作状态下都能够保证所有开关管实现零电压零电流开关工作模式。介绍了变换器的工作原理并通过试验得到了较好的结果。

一种基于频率-电压变换器的高精度时钟振荡器

采用一种新的不需要参考时钟输入的频率锁定环路结构,设计了一种基于频率-电压变换器的频率可调高精度时钟振荡器。通过电路补偿,减少工艺和温度对频率的影响。系统输出时钟的频率范围为22.5～360MHz,最坏情况下的变化小于±4.5%。电路采用GSMC0.13μm CMOS1P8M工艺的3.3V器件实现,核心版图面积约为0.05mm2。版图后仿真表明,在3.3V电源电压和200MHz输出频率下,时钟的抖动峰-峰值为25ps,锁定时间为2μs,功耗为5mW。

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。

基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路

针对单体电池串联成组使用时出现不一致性的问题,提出了一种基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路。使用双向DC-DC变换器将单体电池中的高能量输送到能量低的单体电池中,无需额外的存储组件来存储和传送能量,减少了能量损失,提高了均衡效率。根据电池开路电压(open circuit voltage,OCV)与荷电状态(state of charge,SOC)之间近似分段线性的关系,采用以电压和SOC双变量作为均衡策略,通过相互实时修正电压均衡和SOC均衡,使得电池组间能量动态趋于一致。最后通过搭建由4节单体电池组成的均衡电路实验平台,对提出的均衡电路和均衡控制策略进行有效性验证。

不平衡电网电压下双馈感应发电机网侧和转子侧变换器的协同控制

建立了不平衡电网电压下双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)网侧变换器的数学模型,讨论了交流输入电抗对瞬时有功功率的影响,在此基础上,提出4种可供选择的网侧变换器协同控制目标。为了验证网侧、转子侧变换器协同控制策略的有效性,提出静止αβ坐标系中比例?谐振控制器,使网侧变换器正、负序电流无需分解调节,并构建了DFIG网侧变换器的不平衡控制系统。仿真和实验研究结果表明,所提网侧、转子侧变换器协同控制策略可实现风电机组更为优化的不对称故障穿越(不间断)运行控制;所设计的网侧、转子侧变换器P-R电流控制方案不仅能够在稳态不平衡电网下提供精确的电流调节,而且在瞬态不平衡下体现优良的动态响应特性。