适用于混合PWM调制的MMC子模块改进均压控制

模块化多电平逆变器在混合PWM调制方式下,为解决传统降频方式导致的某些子模块长期处于PWM状态,造成子模块间开关频率不均,以致影响器件寿命等问题,提出一种基于保持因子的子模块电容电压改进控制方法。分析了引入保持因子后各子模块的状态转换过程,及产生子模块间频率不均衡的原因,确定了各状态子模块保持因子的取值要求。仿真结果验证了该改进均压方法的有效性,与传统均压控制相比,该方法能显著降低并且均衡各子模块的开关频率。

三相混合钳位五电平PWM整流器的研究

二极管钳位型多电平PWM整流器由于其诸多优势得到广泛的研究与应用,但直流母线电容电压不均衡问题将其应用一直局限于三电平拓扑。针对这一问题,采用一种混合钳位五电平拓扑应用于PWM整流器,分析该整流器在特有的交替混合PWM调制方式下的电路工作模态,开关电容电路等效电容的计算及适用于该变换器的双环控制算法。实验结果表明,该五电平整流器实现了直流母线电容电压的均衡与稳定,有效抑制了交流侧输入电流的畸变,实现了功率因数校正。

交错并联双向Buck/Boost集成LLC谐振型三端口直流变换器

将交错并联双向Buck/Boost电路与全桥LLC谐振电路通过共用全桥开关单元集成在一起,提出了一种新型的三端口直流变换器,实现了器件共享,降低了体积和成本。该三端口变换器包括两个双向端口和一个隔离的单向输出端口,通过PWM+PFM的混合调制策略,可实现端口间功率流的灵活控制。与传统的移相全桥集成型三端口直流变换器相比,提出的变换器输入电流纹波小,可在宽电压和功率范围内实现一次侧开关管的零电压软开关(ZVS)和二次侧整流二极管的零电流软开关(ZCS)关断,开关损耗小,而且不存在占空比丢失、变压器直流偏磁等问题。研究了该三端口变换器的工作原理、工作模式和端口功率传输模式,并对其增益、软开关等特性进行了深入分析,最后搭建了一台500W的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性和理论分析的正确性。

适应机车功率波动特性的高压铁路功率调节器控制策略

为了降低降压变压器的安装空间及磁饱和等因素给铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)工程应用及治理效果带来的不利影响,模块化多电平换流器的铁路功率调节器(railway static power conditioner of modular multilevel converter,MMC-RPC)成为研究热点。但现有的MMC-RPC控制策略没有考虑电力机车实际负荷功率及电流波动特性对MMC各子模块电容电压影响,使其电容电压波动较大。为此,根据电力机车功率及负荷运行特性,采用混合PWM调制策略,既能满足开关损耗低的要求,又能适应电力机车动态运行特性下MMC-RPC各子模块电容均压波动范围。最后,通过仿真和实验结果验证了MMC-RPC输出性能相对传统二电平RPC的优越性,采用的混合PWM调制策略能够使得MMC-RPC适应电力机车实际负荷功率及电流波动特性,各子模块电容均压波动幅值均有效控制在±5%范围内。

一种模块化航空有源滤波器的研究

航空有源滤波器(AAPF)是解决飞机供电系统中电能质量问题的一种先进方案,而模块化设计对航空有源滤波器灵活性、可维护性和可靠性的提升作用巨大。首先提出并研究了一种新型模块化航空有源滤波器,分析了主电路数学模型及其混合载波PWM(CH-PWM)调制方式;其次基于损耗对比分析进行了主电路拓扑优化,推导了模块均压控制律并给出了系统控制策略;最后进行了仿真和实验验证。结果表明,模块化航空有源滤波器能够有效补偿航空电网中由典型非线性负载产生的谐波和无功电流分量,三相电网电流的总谐波畸变率(THD)均在5%以下,补偿效果显著。

交错并联双向Buck／Boost集成LLC谐振型三端口直流变换器

将交错并联双向Buck／Boost电路与全桥LLC谐振电路通过共用全桥开关单元集成在一起，提出了一种新型的三端口直流变换器，实现了器件共享，降低了体积和成本。该三端口变换器包括两个双向端口和一个隔离的单向输出端口，通过PWM＋PFM的混合调制策略，可实现端口间功率流的灵活控制。与传统的移相全桥集成型三端口直流变换器相比，该文提出的变换器输入电流纹波小，可在宽电压和功率范围内实现原边开关管的ZVS软开关和副边整流二极管的ZCS关断，开关损耗小，而且其不存在占空比丢失、变压器直流偏磁等问题。研究了该三端口变换器的工作原理、工作模式，并对其增益特性进行了深入分析，最后搭建了一台500W的实验样机，实验验证了变换器的实用性和理论分析的正确性。