具有延时补偿的磁悬浮轴承开关功率放大器数字单周期控制

在磁悬浮轴承的开关功率放大器系统中,采用数字单周期控制算法具有算法简单、易实现、响应速度快等优点,但传统的单周期控制算法存在控制延时的缺点,会影响系统的稳定性以及功率放大器带宽。该文在考虑磁悬浮轴承线圈电阻压降的情况下,分析了数字单周期控制算法的原理,精确了算法的数学模型;结合算法原理对磁悬浮轴承控制系统的延时进行了估算,并推导了两种延时补偿模型,对延时补偿前、后的数字单周期控制算法进行了仿真与实验。结果表明:精确算法模型后的单周期控制能使实际电流波形跟踪给定波形,验证了算法的可行性;两种延时补偿模型均能使电流跟踪波形与给定波形相比基本无相位差,验证了延时补偿模型的有效性;补偿模型Ⅱ跟踪效果更佳,验证了补偿模型Ⅱ的优越性。

一种改进的磁悬浮轴承开关功率放大器数字单周期控制

该文提出一种改进的磁悬浮轴承开关功率放大器的数字单周期控制算法。单周期控制算法具有算法简单、易实现、响应速度快等优点,但传统的单周期算法,存在开关次数不均衡,电流幅值失真较明显,部分开关周期无法实现跟踪目标的问题。该文分析单相全桥主电路的九种开关状态,在此基础上优化单周期控制的开关逻辑;在全周期考虑磁轴承线圈电阻压降的前提下,分析单周期控制的原理,优化充放电周期的判断准则,从而建立更精确的算法模型。对改进前后的数字单周期控制算法进行仿真分析和实验验证,结果表明:改进型单周期算法控制下,实际电流能准确跟踪给定电流,证明了算法的可行性;4个开关管的开关次数均衡,实际电流失真更小,控制精度更高,验证了算法的优越性。

ZVS移相全桥数字化单周控制研究

为抑制PFC母线低频电压纹波、提高PFC的动态性能并优化其设计,给出了一种结合单周控制实现移相全桥数字化ZVS的发波策略、控制算法和环路控制器设计。分析了实现该控制算法和发波策略的难点、设计流程及环路稳定性。实验结果表明,该变换器抑制扰动能力强,变换效率高,输出电压纹波小,且在不同负载下均能实现ZVS。

一种基于耦合电感的零电流纹波功率因数校正变换器

为了降低传统Boost功率因数校正(PFC)变换器的输入电流纹波,改善输入电流的总谐波畸变率(THD),提升PFC效果,该文提出一种基于耦合电感的零电流纹波PFC变换器。首先,基于零电流纹波工作原理分析并推导PFC工况下的电路参数设计方法。分析表明,由于所增加的辅助电感仅用于消除电流纹波而不参与主功率传输,因此其体积远小于传统BoostPFC的输入滤波器。其次,在拓扑研究基础上结合零电流纹波特性,提出采用数字单周期控制策略,给出数字控制器的设计及实现方法。最后,通过实验将所提出拓扑的性能与传统BoostPFC进行对比。实验结果表明,该文所提出的基于耦合电感的零电流纹波PFC变换器输入电感电流纹波近似为零,THD明显低于传统Boost PFC变换器,且功率因数(PF)显著提升。

6.6 kW双向AC/DC T型三电平变换器研究

针对动力电池充电第一级AC/DC电路,采用了T型三电平结构实现双向能量传输,其中正向使用数字单周期控制以简化控制算法。分析了电路工作原理与双向控制方式,推导了正向系统传递函数,并进行仿真,最后搭建6.6 kW试验平台,结果验证了电路结构与控制方式的可行性。

用于能源路由器低压侧的双向AC/DC转换器

能源互联网正成为全球能源领域的研究热点,并被认为是第三次工业革命的主要技术形式。作为能源互联网的核心部分,能源路由器担负着主干网与各种可再生能源之间接口适配的重任。在此研究一种适用于能源路由器中低压侧功率传输的双向AC/DC变换架构。首先,介绍了这种双向AC/DC转换器的拓扑结构和工作模态。然后,探讨使用数字化的单周期控制算法对转换器进行控制。在此基础上,比较分析了使用不同功率器件组合时,转换器的效率表现。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性、有效性。