一种基于对称半桥功率解耦拓扑的单相电流型变换器

该文提出一种对称半桥功率解耦拓扑。该解耦拓扑串联在变换器直流侧可以起到补偿二倍频脉动电压、减小电感值、降低成本和减小体积的作用。通过对两个解耦电感进行耦合磁集成,进一步减小电路元件和解耦电感的值,使得减小电感值的效果更加显著。该功率解耦拓扑的直流侧输出电流间接闭环控制方法直接对直流侧电流进行采样,无需外加传感器,不需要复杂调节器和计算,在实际应用中更为灵活。最后搭建了基于对称半桥功率解耦拓扑的单相电流型PWM整流器仿真与实验平台,验证了所提拓扑的可行性。

基于锁相环与电流环解耦的并网变换器稳定性控制策略

在弱电网中,并网变换器的锁相环会与电流环产生动态交互进而引发小信号(或谐波)失稳问题。为了解决这一问题,利用小信号建模方法建立了并网变换器等效阻抗模型,并在此基础上将变换器阻抗模型与系统稳定性判断方法相结合,利用极点变化轨迹以及Bode图分析了弱电网工况下并网变换器的失稳机理。针对多输入多输出系统,在考虑多环耦合的同时,提出了一种基于数字滤波器的有源阻尼控制策略,3种不同类型的滤波器分别被用于控制系统的稳定性,提高系统稳定裕度。所提出的控制方法能实现锁相环与电流环的之间的解耦,有效抑制多环耦合。同时,给出了控制策略具体的实现方案、参数设计方法,并分析了控制策略对多环耦合部分的影响。另外,为了研究不同工况下所提控制策略的有效性,分析了不同电网强度、锁相环带宽和电流环带宽下采用所提控制策略的系统稳定裕度,并将其与传统控制方法进行了对比。最后,仿真和硬件在环实验结果验证了所提理论的正确性。

峰值电流控制二次型Boost变换器

二次型Boost变换器因其具有宽输入电压范围特性而得到广泛关注。与传统Boost变换器相比,二次型Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性。本文提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略,简化了控制环路设计。实验结果验证了峰值电流控制二次型Boost变换器具有瞬态特性好、输出电压纹波小等优点。

脉冲移位PWM控制ZCS电流型半桥变换器

提出一种改进的电流型零电流半桥电路拓扑。与传统的电流型半桥电路相比,该拓扑电路增加了一个由辅助开关管、二极管以及电容组成的辅助支路,采用脉冲移位PWM控制方法,避免了直流偏磁的产生,使开关占空比在一定范围内可调的情况下实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),同时实现了整流二极管的软换流,使得整流二极管反向电压等于输出电压。在分析该变换器的工作原理基础上,研究了其工作特性,进行了对主开关管实现ZCS条件的讨论和对电流占空比丢失的分析,并且基于Saber仿真软件对该电路进行了仿真验证。结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。

间接矩阵变换器-异步电机调速系统的零电流换流模型预测控制方法

针对间接矩阵变换器(Indirect matrix converter,IMC)-异步电机(Induction machine,IM)调速系统换流复杂的问题,提出一种零电流换流-模型预测控制(Zero current control-model predictive control,ZCC-MPC)方法。在逆变级,控制周期内采用开关状态组合代替单一的预测开关状态,以保证整流级总是在逆变级为零电压矢量时发生换流。仿真结果表明系统具有良好的动静态性能,并且整流侧开关动作时,中间直流电流总为0,整流级换流得以简化。

间接矩阵变换器-异步电机调速系统的优化模型预测控制

在间接矩阵变换器-异步电机调速系统采用模型预测控制(MPC)时,由于开关状态有限,且控制频率固定,使得每个采样周期内的变换器输出电压矢量幅值受限,因此在电机中低速区域运行时,有限个输出电压矢量均与目标参考差异较大,从而导致网侧电流和电机定子电流波形有大量谐波,进而引起电机转矩和磁链波动。针对这一问题,提出一种优化模型预测控制方法,以网侧电流和电机磁链矢量为控制目标,在矩阵变换器的逆变级电路中插入变占空比的零矢量开关状态,通过理论分析和推导开关状态作用时间约束及品质优化函数的单调性,求取最优占空比及相应的开关状态组合,从而提高矩阵变换器在不同工况下的输入输出性能。同时,零矢量的插入可实现整流级电路中双向开关的零电流换相,以保证矩阵变换器的安全可靠运行。仿真和实验结果表明,该方法可实现矩阵变换器良好的网侧电能质量和电机优良的动静态性能,且比起传统的模型预测控制方法,该方法的网侧电流和电机电流谐波明显降低,尤其是在电机中低速运行工况下效果更好。

降低Boost型变换器电磁干扰水平的峰值电流控制方法

在一般峰值电流控制DC/DCBoost型变换器的基础上,通过增加对最小输入电流的控制设计了一种能够同时对最大和最小输入电流加以限制的新型峰值电流控制DC/DCBoost型变换器,并分别对两种结构变换器的输入电流进行了分析和比较.仿真结果表明:新型控制电路变换器可使开关频率以下频段的谱峰值比原型DC/DCBoost型变换器降低20dB,显著改善原型DC/DCBoost型变换器开关频率以下频段频谱过高的问题.

电流控制型Buck-Boost变换器的混沌控制

在某些电路参数条件下,电流控制型Buck-Boost变换器会处于混沌状态,此时它不能正常工作。提出一种立方差形式控制器来控制电流控制型Buck-Boost变换器的混沌状态,并通过分析周期状态的庞加莱截面、周期状态的电感电流波形和周期状态的相图验证了这种混沌控制策略的有效性。结果表明,该策略不需要预先确定期望的目标轨道,不依赖于电流控制型Buck-Boost变换器的内部电路参数,只需要通过调整一个外部可调参数即可将电流控制型Buck-Boost变换器的混沌状态控制在周期2、3、4、6、8轨道。

PI补偿固定关断时间电流型控制Boost变换器的次谐波振荡机理及失稳边界

当电压外环反馈增益较大或变换器输出电容等效串联电阻（equivalentseriesresistance，ESRl较大时，采用比例积分（proportional．integral，PI）补偿的固定关断时间电流型（fixedoff-timecurrent．mode，FOT-CM）控制Boost变换器存在次谐波振荡现象，导致变换器工作在不稳定状态。PI补偿器中补偿电容电压是变换器电感电流和输出电容电压的线性组合，由此建立了PI补偿FOT-CM控制Boost变换器的降阶离散时间模型，研究了电压外环反馈增益和输出电容ESR对变换器稳定性的影响，阐述了次谐波振荡现象的产生机理。进一步，通过近似降阶离散时间模型，得到了PI补偿FOT-CM控制Boost变换器的近似临界稳定条件。结果表明，当输出电容ESR较小时，随反馈增益的增大，PI补偿FOT-CM控制Boost变换器通过倍周期分岔失稳；随着输出电容ESR的增大，变换器通过边界碰撞分岔失稳。为了避免次谐波振荡现象的产生，变换器需采用ESR较小的输出电容，且电压外环需设计较小的反馈增益。实验结果验证了理论分析的正确性。

采用电流矢量控制的电流型PWM AC/DC变换器非线性控制策略的研究

文章提出了一种采用电流矢量PWM控制的非线性控制策略,该方案通过电流矢量PWM控制来跟踪电流指令,从而简化了电流型PWMAC/DC变换器波形发生。在建立电流型PWMAC/DC变换器d-q模型基础上,采用输入输出线性化方法实现了解耦控制,给出了理论分析和调节器参数整定算法,并利用Mallab对控制策略进行了仿真,获得了预期效果。

电流控制型Boost变换器分叉行为的仿真和分析

研究了电流控制型Boost变换器的分叉行为,建立了符合实际电路限定条件下的离散迭代映射模型,采用分叉图和庞加莱截面,分析了电路参数对分叉行为的影响,并对产生切分叉和阵发混沌现象的电路参数进行了讨论。通过构造Matlab下的分段光滑开关模型,采用龙格—库塔(Runge-Kutta)算法,得到了Boost变换器的时域波形和相轨图,从而验证了离散迭代映射模型的正确性。研究结果表明电流控制型Boost变换器具有丰富的非线性动力学行为。

电流型双有源桥式双向DC-DC变换器的建模与解耦控制

对于电流型双有源桥式双向DC-DC变换器,分析了其工作原理与稳态特性。通过列出变换器半周期内的状态方程,对变换器进行小信号建模并推导出系统传递函数。由于系统在进行闭环控制时移相角与占空比之间的相互耦合会降低系统动态性能,因此需要采用解耦控制来解除二者之间的相互耦合,进而提出了一种稳态解耦控制策略。一方面通过建立相对增益矩阵来分析控制量与被控制量间的匹配关系来设计控制器,另一方面基于系统稳态过程增益矩阵得到系统稳态解耦矩阵,2个回路的相互影响通过加入系统稳态解耦矩阵而大大降低。最后通过仿真与实验对所提控制策略的有效性和合理性进行了验证。

应用于电流控制型DC—DC开关变换器的分流开关技术

在简要讨论电流控制型DC—DC开关变换器基本原理及优点的基础上,分析了限流采样小电阻难以单片集成的问题,由此提出了解决此问题的分流开关技术,并给出了双极型和MOS型分流开关的详细公式推导,最后通过具体的设计实例,验证了分流开关技术应用于电流控制型DC—DC变换器的可行性。

单相PFC变换器中电流型控制的发展

传统的电压型控制是一种单环控制系统,是一种有条件的稳定系统因而出现了双环控制系统即电流型控制系统从原理、应用方面系统地论述了单相PFC变换器中电流型控制的发展,阐述了各种控制方法的优缺点。

静止坐标系下变换器电流平衡–内电势运动模型:一种装备电流控制尺度物理化建模方法

随着可再生能源与柔性交、直流输电在电力系统中的广泛应用,电力电子变换器的状态运动对所接入系统的电流控制时间尺度动态行为影响日益突出。为揭示电流控制时间尺度下并网变换器在系统动态过程中的装备状态运动规律,提出了一种基于输入/输出电流平衡–内电势运动的装备物理化建模方法。以电压源型变换器(voltage source converter,VSC)为例,推导了静止坐标系下VSC的电流平衡–内电势运动模型。通过对模型变量间物理关系的分析及其物理化描述,可有助于把握装备电流控制时间尺度动态特性及特性对系统动态稳定的影响。基于Matlab/Simulink的时域仿真与样机实验结果验证了模型的准确性和分析的有效性。

电流型控制移相全桥变换器建模及最优化

建立了电流型控制移相全桥变换器主电路的小信号模型,并根据其给出闭环传递函数。以AISE最小为优化目标采用连续优化算法ALAPT和离散优化算法MDOD相结合进行求解。

虚拟同步机并联电流控制型变换器系统暂态同步稳定性分析

并网并联供电系统中,电流控制型变换器注入电流对虚拟同步机暂态同步稳定性有不可忽视的影响,甚至可能导致系统出现不可逆失稳问题。研究并联供电系统中变换器间的交互机理是保证系统在暂态过程中安全稳定运行的重要前提。文中建立了电流控制型变换器与虚拟同步机暂态交互模型,发现注入电流对虚拟同步机暂态稳定性的影响主要由功率耦合项决定。在此基础上,利用等面积准则分别分析了在纯感性和阻感性网络条件下不同注入电流相角对虚拟同步机暂态稳定性的影响。研究结果表明,当注入电流相角与并联线路导纳角相加接近-90°时,系统的稳定性将得到增强。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果和基于RT-LAB的实验结果验证了理论分析的正确性。

电流型控制三态Boost变换器的小信号建模与负载瞬态特性分析

为了提高三态Boost变换器的负载瞬态响应速度,将电流型控制技术应用于三态Boost变换器。详细分析电流型控制三态Boost变换器的工作原理;在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上,分别建立电流型恒定参考电流(CRC)和电流型动态参考电流(DRC)控制三态Boost变换器的完整小信号模型,推导两种控制方法的输出阻抗,并通过频域仿真验证小信号模型的正确性。对比分析两个输出阻抗的低频增益,结果表明:与电流型DRC控制相比,电流型CRC控制三态Boost变换器的输出阻抗低频增益更低,因此具有比电流型DRC控制三态Boost变换器更快的负载瞬态响应速度。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。

分布式控制的多模块并联电流型双向直流—直流变换器

针对并联多模块电流型双向直流—直流变换器,为了实现功率组合的灵活性及模块化设计,提出了一种改进模式的分布式控制策略。该策略通过采样高压侧电压和低压侧电流,实现下垂控制,同时采用电压补偿技术,改善了高压侧电压调整率。搭建了二台功率各为1.5 kW的样机进行了实验验证。实验结果表明:该方法无论在静态还是动态下,可以实现模块之间良好的功率均分;同时改善了电压调整率并能实现热插拔功能。

双PWM控制下三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器的全局最小峰值电流研究

针对三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器,提出了一种双PWM与移相结合控制(DPWMPS)的方法。通过对该控制工作原理进行分析,并以变压器两侧电压的相对位置为依据,归纳出系统运行的12种工作模式,并推导出每一种工作模式下的功率传输特性。在此基础上,该文提出一种电感最小峰值电流控制方法,能在电压配比m≤1的情况下实现稳态电感峰值电流全局最优。最后搭建实验平台,通过实验结果证明了该算法的正确性和有效性。