基于开关纹波调制的电源线通信技术

利用电力电子电路产生的开关纹波作为通信载波进行数据传输,是实现电力电子装置网络化的方式之一。本文提出了基于开关纹波调制实现数据通信的基本原理,以及在不影响功率变换器工作情况下实现开关纹波调制的方法。针对输入端并联的分布式Boost电路,分析了主电路的纹波信号模型,并通过实验实现了基于纹波调制的FSK通信系统。该技术将数据传输机制直接嵌入电力电子变换电路,是一种低成本实现电源线载波通信的方法。

有源电能质量控制器的LCL滤波器设计与研究

LCL无源滤波器参数的选取直接关系到系统的开关纹波滤除和电网谐波补偿效果,影响系统能否稳定工作。分析了LCL滤波器各元件参数的作用以及改变各参数量对开关纹波滤波效果的影响趋势,并首次引入一种简单实用的计算滤波器逆变侧电感值的方法。最后,通过仿真和50kVA样机验证,表明设计合理,理论分析正确。

有源电力滤波器的LCL滤波器分析与设计

有源电力滤波器输出LCL滤波器兼顾了低频段增益和高频衰减,但是参数难确定。采用基于谐波分析,获得最大谐波变化率。并利用电流的纹波限制,综合得到单电感L的取值范围。分析LCL滤波器,证明在相同滤波效果下,LCL滤波器的总电感约为单电感L滤波器的1/3。匹配谐振频率设计LCL滤波器的电容和阻尼电阻,仿真证明了该设计的参数是可行的。

基于LLCL滤波器的SAPF电流控制方法研究

为了抑制并联有源电力滤波器(SAPF)并网产生的高频开关纹波,提出一种基于LLCL并网滤波器的SAPF。LLCL是一种在传统LCL滤波器的电容支路串联一个小电感的滤波器,该LLCL滤波器能在系统开关频率处产生串联谐振,达到吸收开关频率处高次谐波的效果,进一步减小网侧电感值。由于LLCL是一种高阶滤波器,采用并联RC无源阻尼方法抑制谐振峰,该方法简单、易于实现。同时为提高SAPF补偿的灵活性,提出基于比例谐振(PR)控制器的选择性补偿电流控制策略并分析了系统开环稳定性。实验结果验证了该方法的正确性。

混合型有源电力滤波器中输出滤波器的研究

在混合型有源电力滤波器中,输出滤波器起着抑制逆变器开关纹波和保证系统稳定可靠运行的重要作用。针对这两种功能,首先从抑制开关纹波作用中限定了输出滤波器的参数范围;然后通过建立整个系统的数学控制模型,从保证系统控制稳定性的角度对输出滤波器参数进行设计。在此基础上,为了获得一个经济、可靠,适合高压大功率应用的混合型有源电力滤波器,提出了一种新型输出滤波器阻尼控制策略,解决了传统输出滤波器参数设计中阻尼电阻损耗过大的问题。实验结果表明,该分析方法和控制策略能使混合型有源电力滤波器更加可靠、节能和适合大功率应用。

单端反激式开关电源高频变压器的设计

本文介绍了多输出DC/DC反激式电路高频变压器的设计方法。通过加共模滤波、接地、屏蔽等方法,降低了输出端的高频纹波。

并联型多重化三相四线有源电力滤波器综合控制策略研究

为了提高大功率并联型有源电力滤波器的控制性能,谐波检测采用特定次谐波电流检测算法,能分别检测不对称谐波的正、负、零序分量,提高谐波检测的准确性和实时性。提出一种基于LCL滤波的多重化有源电力滤波器双闭环控制策略,该控制策略解决了变流器多重化主电路中的环流问题。采用LCL输出滤波器,不仅能有效地滤除主电路高频开关纹波,而且与传统的L滤波器相比,大大减少了电感量、提高系统的动态跟踪性能,并节约了成本。最后,搭建了系统仿真模型和实验样机,结果表明上述控制策略的正确性和可行性,系统谐波治理效果好。

一种新型交错串并联软开关逆变器

从单端正激逆变器和硬开关存在的不足,提出了用两个单端正激逆变器并联,用软开关交错控制方法。交错并联逆变器即能使输出功率密度增加又能使电压频率增加一倍,减小了装置体积和输出纹波,同时降低了开关管的损耗。通过仿真和试验该控制该方法能达到预期效果,控制系统能稳定可靠地运行。

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器研究

有源电力滤波器是一种谐波补偿装置,由于LCL滤波器兼顾了低频段增益和高频衰减,所以可用LCL滤波器作为并联型有源电力滤波器的输出代替传统的单电感滤波器。对LCL滤波器进行了分析,并搭建仿真模型对其进行仿真,证明了带LCL滤波器的并联型有源电力滤波器能够有效地滤除开关纹波。

LCL输出滤波器参数变化对D-STATCOM补偿特性的影响

针对D-STATCOM动态补偿装置输出的补偿电流中含有大量的开关纹波等问题,设计LCL输出滤波器以滤除纹波。重点研究LCL输出滤波器各元件参数对滤波器特性的影响,综合考虑D-STATCOM无功补偿容量、补偿电流开关纹波、电网THD、电阻功耗等因素,提出了一种LCL输出滤波器的综合设计方法,并就LCL输出滤波器对D-STATCOM补偿特性的影响进行了仿真研究。结果表明:采用该方法设计的输出滤波器对高频开关纹波有很好的抑制效果,可有效改善D-STATCOM的补偿性能。

基于模型预测变开关频率PWM的EMI主动抑制技术

脉宽调制(PWM)是电力电子技术的重要基础领域,是当前电力电子变换器实现交直流电能变换与控制的主要方式。模型预测变开关频率PWM技术是经典脉宽调制技术理论在电力电子变换器领域的重要发展,也是扩频调制技术的一个新兴分支,融合了微秒级时间尺度的开关纹波时域预测模型,可主动控制PWM开关频率自由度,在实现电磁干扰主动抑制的同时,综合权衡了电力电子变换器开关纹波、开关损耗等重要因素。文章综述了基于模型预测变开关频率PWM的传导电磁干扰主动抑制技术的研究进展,回顾了基于不同预测模型的变开关频率PWM技术的实现方法,探讨了模型预测变开关频率PWM技术应用过程中的关键共性问题,进而展望了此技术在电力电子变换器领域的发展方向与机遇。

平均电流型Boost PFC变换器中过零畸变

有源功率因数校正变换器中,通常会使用滤波电容来吸收开关纹波和噪声。在中频(360～800Hz)应用场合,流入滤波电容的电流会变得很大。滤波电容的电流超前输入电压90°,这样功率因数就会变得很差。同时电流环在中频情况下会产生超前相位。电流环和直流滤波电容造成的超前相位致使输入电流在输入电压过零附近产生严重的畸变。通过分析输入滤波电容和电流环的影响,指出直流滤波电容是引起输入电流发生过零畸变的重要原因之一。在此基础上,采用了相位补偿的方法来补偿直流滤波电容和电流环造成的超前相位,降低了输入电流的总谐波含量,使功率因数接近为1。

基于多进制正交幅度调制的交错并联DC-DC变换器能量信息一体化技术

电力电子变换器通过功率和数据信息复合调制,使其在电能变换传输的同时实现数据信息的传输,达成了能量信息的一体化,极大地促进了电力电子装置的数字化和智能化。为进一步提升变换器能量信息一体化中的通信速率,该文针对交错并联DC-DC变换器的电路结构,提出基于多进制正交幅度调制(MQAM)的能量信息一体化技术。首先介绍基于MQAM的交错并联变换器能量信息一体化的原理;其次建立变换器传输电能和信息的数学模型并进行分析;然后提出适合电力电子变换器的基于MQAM的能量信息一体化实现方法,使其在负载变化工况下仍能进行信息的传输;最后通过一台交错并联的5V/10V Boost变换器完成技术的验证。该技术在电能可靠变换传输的条件下,大幅提升了通信速率,可作为电力电子变换器实现高水平能量信息一体化的参考。

考虑涡流的自传感主动电磁轴承转子位置估计策略

自传感主动电磁轴承不需要独立的位移传感器,相比传统电磁轴承具有成本低、集成度高和结构紧凑等优点,其技术关键在于利用电磁轴承的可测物理量(如线圈电压、电流等)进行转子位置的准确估计。涡流作为电磁轴承中一个重要的非线性因素,会对自传感转子位置估计的精度、线性度产生重要影响。首先考虑了涡流影响下电磁轴承电感相对气隙长度的灵敏度,分析了在自传感电磁轴承中采用叠片结构铁心相比采用实心结构铁心的优势。然后利用一种单匝虚拟绕组模型,分析了叠片结构铁心电磁轴承中涡流对电流纹波特性的影响,并提出了一种考虑了涡流影响的基于电流纹波解调的自传感转子位置估计策略。最后在刚性转子-四自由度径向自传感电磁轴承实验平台上验证了上述自传感位置估计策略的有效性。