基于LCL滤波的Vienna整流器占空比前馈控制

为进一步提高Vienna拓扑中三相整流器的功率密度,将LCL滤波器引入三相Vienna拓扑整流器前端。基于Vienna拓扑,对LCL滤波器进行建模分析。根据三相四线制的Vienna拓扑整流器和前端L滤波器的占空比前馈控制原理,提出一种基于LCL滤波器的占空比前馈控制,使整流器工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)时,对系统做出正确补偿。最后通过实验验证了理论分析的正确性。

采用占空比前馈的VIENNA整流器平均电流PR控制

针对VIENNA整流器采用传统比例积分(PI)控制器跟踪正弦电流信号存在稳态误差及比例谐振(PR)控制器输入电流过零畸变问题,提出引入占空比前馈的平均电流PR控制策略,同时为进一步减少甚至消除网侧电流谐波分量,电流内环采用了基于PR控制器的并联多次谐波补偿器。结果表明所提控制策略系统响应快速、有效实现了三相三电平VIENNA整流器输入网侧电流无静差跟踪,直流输出电压平衡度好、抗扰性能优良。

占空比前馈在VIENNA整流器中的应用研究

在VIENNA整流器平均电流模式控制中,为了解决电流过零交越失真的问题,提出了增加占空比前馈的改进型控制方法。在详细介绍VIENNA整流器数字控制策略的基础上,分析了环路控制方案。通过Matlab仿真,验证了此方法的可行性。以TMS320F28035作为控制核心,构建了一台10 kW的VIENNA整流器实验样机,实验结果表明,该改进型的控制方法改善了输入电流波形,提高了系统性能。

基于占空比前馈控制的反激式微型逆变器并网谐波交互抑制策略

由于反激式逆变器的直流母线工作于伪直流母线状态,导致其输出阻抗外特性受电网电压瞬时值影响,存在谐振频带,易引发严重的谐波交互问题。从输出阻抗外特性出发,提出采用占空比前馈控制提升反激式微型逆变器的谐波交互抑制性能。通过小信号建模,分析并揭示了占空比前馈控制实质为一种兼具电网电压前馈及输入电压前馈的控制策略。该方法不仅可以减小电网电压瞬时值对输出阻抗外特性的影响,使得其集群并网系统在不同电网电压瞬时值时亦具有较窄的谐振频带,还可以提升逆变器输出阻抗幅值。从改善谐振多发性及谐振剧烈程度两方面阐述了其提升反激式微型逆变器集群并网系统谐波交互抑制性能。最后,结合仿真和实验,验证了所提出控制方法的有效性。

基于占空比前馈的储能电池系统控制方法

本文提出一种基于占空比前馈的储能电池系统控制方法,该方法针对电池充电与放电两种状态下控制系统PWM调制特点,设定两种不同的占空比前馈增量算法,以提升双向DC-DC变换器Buck模式与Boost模式的响应速度及稳定性。详细阐述了该控制方法的系统结构与前馈增量算法流程设计,并搭建了应用该方法的储能电池系统仿真模型。通过仿真对比验证了该方法即可有效改善充电状态下光伏功率变化对储能系统造成的瞬时电压波动,亦可提高放电状态下的负载功率切换时电压控制响应速度。

一种新型电流源型APF及其控制

电压源型有源电力滤波器(APF)常采用三相全桥结构,这种结构存在开关损耗大,至少需要3个功率电感,系统体积大等不足。此处提出了一种新型电流源型APF结构,该结构在一个PWM周期之内只使用3个高频开关和一个主电感。相较于传统电压源型APF,所提结构在提升效率和降低成本等方面更有优势。根据不同的电压及电流状态,此处对系统的开关模式进行了讨论,并对其中典型模式的换流状态进行了分析,在此基础上说明了系统的调制及控制策略,对有源滤波时的电感电流给定和前馈占空比等情况进行了分析,并进一步讨论了系统的硬件设计。最后通过仿真和实验对所提结构的有效性进行验证。

混合导通模式三相三电平VIENNA整流器控制策略

对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(THDi)。最后通过5kW三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(PF)接近于1。

一种有源功率因数校正电流畸变抑制控制技术

为了减少风机驱动系统对电网造成的谐波污染,设计了一种带有功率因数校正功能的风机驱动器。在此项技术中,电流过零点畸变会影响功率因数校正的性能,为此提出了一种新的过零点畸变抑制方法并给出了理论证明和具体实现方式。采用占空比前馈补偿的数字控制,可以减小输入和输出电压对电感电流控制的干扰,从而使得输入电流能理想地跟踪输入电压。为了验证前馈补偿的效果,对输入阻抗进行分析进而说明了前馈补偿对电流相位超前的抑制作用。为得到准确的反馈电流,提出了一种电流采样方法,根据开关的占空比信息在一个PWM周期的两个不同时刻采样两次。文中所提出的方法可以有效抑制电流相位超前,减小电流过零点畸变,优化电流采样算法。仿真和实验结果都证明了所提出方法的正确性和有效性。

基于模块并联的新型交流斩控变换器研究

对现有的交流调压技术进行了研究,以单相交流斩波电路为基础,提出了一种新颖的交流斩波电路拓扑及一种改进的交流斩波PWM控制方法。为了改善输出电压的波形质量,该文采用了输出占空比前馈,并结合输出电压的平均值和瞬时值的双环控制方案。在该控制方案的基础上,实现了交流模块的并联控制,并取得较好的并联效果。实验结果证明了该控制方法的可行性和有效性。

基于平均电流控制的升压式PFC研究

Boost功率因数校正(Power Factor Conection,PFC)变换器广泛存在于各种开关电源当中以提高对电能的利用率,为进一步优化BoostPFC变换器的性能,在平均电流控制方式的基础上加入了占空比前馈控制环节;首先介绍了Boost PFC变换器的工作原理以及平均电流控制方式的控制原理,然后对电感与输出电容的计算作出分析,再在MATLAB/SIMULINK中搭建加入占空比前馈控制后的电路模型并进行仿真实验,最后对仿真结果进行分析;结果表明:加入占空比前馈控制后系统的功率因数有所提高,在一定程度上降低了输入电流的总谐波畸变率,且增加了系统的稳定性。

功率变化环境下的四线制Vienna整流器优化联合控制方法

在传统双闭环比例积分(PI)控制器调节下,功率的变化会造成三相四线制Vienna整流器中交流电流的过零点畸变问题。为克服这一现象,该文首先从电流工作模式,即连续与断续模式角度讨论功率变化对电流波形的影响,基于此提出PI-前馈干预-重复控制的联合控制策略,该联合控制策略中,一方面可通过占空比前馈干预使电流在过零点处不存在畸变问题;另一方面利用重复控制,进一步抑制电流谐波,提高电流跟踪精度。然后对该四线制Vienna整流控制系统进行控制器参数设计和稳定性验证。最后通过仿真和实验结果表明,上述功率变化以及占空比前馈干预对电流波形的影响,并验证了该联合控制方法在功率变化环境下工作的可行性。

电动汽车无线充电交错PFC和恒功率电路研究

文中从无线充电系统前级电路设计和控制方法角度出发,对电动汽车无线充电系统控制方面的问题进行研究。与同类研究相比,旨在突出研讨系统前级功率因数校正和输出功率闭环控制。进行电路控制方法分析、仿真验证、实验电路搭建以及无线充电系统实验,设计前级PFC(Power Tactor Correction,功率因数校正)电路并实现恒功率控制。搭建500W无线充电系统,系统功率因数为0.9979,输入电流谐波为3.9%,实现从电网到负载最高90%的传输效率。研究结果有望对相关研究产生积极影响,主要体现在推进无线充电前级研究和系统控制方面。