定频移相控制六开关双谐振变换器研究

针对传统频率控制的LLC谐振变换器在宽电压应用中电压调节性能差且循环电流较大的问题,设计一种六开关双谐振LLC变换器。该变换器由2个全桥LLC谐振变换器共用1个桥臂混合组成。相较于传统的频率控制,该变换器采用定频移相控制调节输出电压,减小开关频率范围。根据2个变压器连接方式的不同,变换器有2种拓扑形态。当2个变压器顺极性串联时,变换器的增益范围为0~1,可以实现超宽输出电压;当2个变压器反极性串联时,变换器的增益范围为1~2,在工作过程中具有较小的环流损耗。2种拓扑形态下,原边开关管和副边二极管分别实现ZVS开通和ZCS关断。最后,通过Simulink仿真和实验验证了研究内容的有效性。

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

改进移相控制下PMSG-PET系统回流功率的优化

针对电力电子变压器作为风电系统并网接口系统存在回流功率的问题,通过优化电力电子变压器的控制方法,改进传统的双重移相控制方法,在传统双重移相控制的基础上,改变移相比D1、D2,使二者的组合达到最优,能够降低系统中的回流功率,提高系统效率,在Matlab中对改进控制方法后的系统进行建模与仿真。结果表明,改进前输出功率最小值大约为-5 kW,将改进后的移相控制方法应用到PMSG-PET系统中,改进后输出功率最小值大约为-1.5 kW。该控制方法能够有效降低系统回流功率,证明了改进移相控制方法的有效性。

基于模糊算法的MCR-CPT移相控制策略研究

为提高磁耦合谐振式非接触电能传输(MCR-CPT)系统的电能传输质量,针对PID控制器在系统工况发生变化时适应性较差、无法及时更新和抗干扰能力弱的问题,提出一种适用于移相全桥CPT系统双闭环双输入模糊PID控制策略,并在此基础上以电压环为例,改进成三输入模糊PID控制策略,利用模糊控制分析工况变化,在线整定PID控制器的相关参数,从而稳定系统输出。仿真与实验证明了基于模糊PID算法的MCR-CPT移相控制策略具有良好的鲁棒性与抗干扰能力。

CLLLC谐振变换器变频移相控制策略

针对CLLLC谐振变换器存在脉冲频率调制(PFM)的电压增益范围不足、移相调制(PSM)下只能实现降压功能、负载投切扰动对输出电压影响较大问题,提出了一种可分别调节开关频率与移相比的变频移相控制方法。该方法可以根据输入电压范围自由切换控制模态,实现宽电压范围软开关;通过引入线性自抗扰控制(LADRC)策略,减小了负载投切扰动对输出电压的影响,并与传统PI算法进行了对比。最后,通过PLECS仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

采用定频移相控制的宽输出范围多电平LLC谐振变换器

针对电动汽车车载充电器的后级DC-DC环节,提出一种具备宽输出范围的多电平LLC谐振变换器。该变换器通过增加一组半桥和辅助变压器,构造出高于输入电压的多电平结构,结合定频移相脉宽调制控制,实现两倍电压增益拓展。该方案避免了变频控制下增益范围对谐振参数的制约,简化了参数设计过程。工作于串联谐振点使变换器在整个充电工作过程中均可实现功率管的零电压开关和整流管的零电流开关,有利于系统效率的提升。搭建一台输入380V、功率3.3kW的实验样机,验证所提拓扑与控制方案的可行性。经测试,变换器能为动力电池提供250~420V的充电电压,其峰值效率达到了97.1%。

基于扩展移相控制的高频DAB变换器ZVS控制方法

双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)在需要高效能量双向流动的工作场景有广泛的应用。在高开关频率工作时,变换器开关器件结电容充放电时间无法忽略,导致扩展移相控制下DAB零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)范围断续。通过分析扩展移相控制下双有源桥DC-DC变换器工作模态,建立高开关频率工况下DAB变换器数学模型,提出一种利用磁化电流扩宽ZVS范围的方法。在此基础上,结合电感电流应力优化算法,提出一种适用于高频工况应用的电流应力优化下的软开关控制策略。采用该控制策略,可以有效减小导通损耗,消除开关损耗,显著提升高开关频率下的变换器效率。搭建400 kHz实验样机,验证控制策略有效性。

基于三重移相控制的双有源桥变换器研究

为了加快“碳中和”及“碳达峰”的进程,可再生能源逐渐取代了化石能源,成为了未来主要的发电方式。储能系统与双向变换器的组合成为了维持微网电压稳定、削峰填谷的核心组件。针对这一背景,对具有较强双向调节能力的双有源桥变换器展开研究。采用三重移相控制,详细分析了变换器在特定工作模式下的工作过程。此工作模式适用于轻载条件,具有双向能量传输的能力。建立了相应的电流应力、传输功率和软开关特性的数学模型。基于电流应力的变化情况,提出了一种基于三重移相控制的电流应力优化策略。以电流应力为目标函数,以软开关范围和模式边界为限制条件,求解得到了最优移相比组合。该优化控制策略可以在保证软开关运行条件下减小变换器的电流应力,提高变换器的性能。最后通过实验测试验证了理论分析的正确性。

航空Vienna整流器缺相控制方法

Vienna整流器因其高功率密度、高可靠性等优点,适用于多电飞机的交流供电系统。航空电网对可靠性有很高的要求,需要考虑电网不平衡甚至缺相故障的情况。当电网出现三相不平衡情况时,需要采取合适的控制方法消除电网负序分量对整流器输入输出性能的影响。而当电网出现缺相故障时,常规的三相控制方法失效,整流器通常需要停机保护,但降低了供电系统的可靠性。为了使整流器在电网缺相故障下维持输出功能,该文通过分析缺相状态下Vienna整流器的工作模态,提出一种单相空间矢量脉宽调制方法,并设计相应的控制环路,使得Vienna整流器在缺相状态下能够维持稳定的直流输出,并同时给出一种缺相判断方法。通过仿真和实验验证了所提Vienna整流器缺相控制方法的有效性。

基于移相控制的LCC-S无线电能传输系统最佳品质因数研究

无线电能传输系统的传输效率受到包括接收端品质因数在内诸多因素的影响。为此提出一种确定并保持二次侧品质因数的最佳值以保持最大效率的控制模型。研究基于LCC-S(电感/电容/电容-串联)拓扑,首先分析了不同品质因数Q情况下系统传输效率与工作频率、耦合系数的关系,提出了一种确定接收线圈品质因数Q最佳值的有效方法;然后提出了一种降压电路控制策略,该控制策略采用移相调节的方式来调节接收端电压的相角,以确保系统始终在最大效率点上运行;最后仿真并搭建了无线充电实验平台,验证了所提出的确定接收端品质因数Q最佳值的方法的可行性,证明了接收端降压转换器控制策略的有效性。

双重移相控制下的双向全桥DC-DC变换器最小电流应力分段优化控制

为了减小双向全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

线性摩擦焊机振动系统幅相控制策略研究

为保证线性摩擦焊接过程能量输入的稳定性,提高线性摩擦焊机振动系统幅值与相位的控制精度,建立了振动系统目标信号、输入信号与输出信号之间的关系,提出幅相控制策略,设计了幅相控制算法控制器,并采用Simulink建立了系统控制模型,通过模拟仿真,得到了不同焊接参数下的算法输入参数。通过典型参数下的焊接试验,验证了幅相控制的可行性。根据焊接过程参数分析了不同控制方法的控制效果,结果表明采用所设计的幅相控制策略,焊接过程中振动系统的振幅误差为1.2%,相位误差为0.16°。

一种基于相移补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片

提出了一种基于衰减器附加相位补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片,采用有源矢量合成移相器和无源衰减器进行高精度幅相控制,每个通道由功率放大器、有源移相器、无源衰减器、功分器等单元构成。提出了一种新颖的基于可调谐补偿电容阵列的相移补偿技术,实现了较低的衰减附加相移。测试结果表明,通道增益大于24 dB,带内增益平坦度小于2 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm,发射效率大于12%@P_1dB,6位RMS移相精度小于2°,5位RMS衰减精度小于1 dB,衰减相位误差小于4°。

基于无源射频识别精确定位技术的城市轨道交通车载自动过分相控制方案研究

为保障城市轨道交通交流供电模式下列车安全、可靠、平稳自动过分相,降低建设投资,依据TB/T 3483—2017《CTCS-3级列控车载设备技术标准》对自动过分相的规定,结合城市轨道交通线路站间距小、无电分相区数量少的特点,综合考虑实施成本,阐述了无源RFID(射频识别)精确定位技术的组成、原理及优势,从系统组成、工作原理及设备配置等方面研究了基于无源RFID精确定位技术的车载自动过分相控制系统,并详细分析了特殊工况下的过分相方案。该方案适用于城市轨道交通交流供电模式下的自动过分相场景。

两种移相控制全桥式高频环节逆变器比较研究

新颖的全桥式高频环节逆变器,由高频逆变桥、高频变压器、周波变换器以及输入、输出滤波器构成,包括全桥全波式和全桥桥式拓扑。该文首次对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节逆变器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论。相对于双极性移相控制时,单极性移相控制高频环节逆变器获得了更优的综合性能。移相控制全桥式高频环节逆变器,在中大功率DC/AC变换场合具有重要的工程应用价值。

水基钻井液劣质固相控制及其现场应用

钻井液中黏土矿物水化细分散是导致钻井液低密度劣质固相含量增加的主要原因,为有效控制钻井液中低密度劣质固相含量增加,基于对低密度劣质固相产生及其控制原理研究,从黏土矿物粒径分布、晶层间距变化、红外光谱分析、对钻井液性能影响等四个方面开展了低分子胺类处理剂CQ-ATP对黏土水化细分散的影响分析。结果表明,CQ-ATP可进入黏土矿物晶层结构,保持黏土矿物干/湿样晶层间距数值相当,强化黏土矿物晶层结构连接,从而有效控制黏土水化细分散。现场应用证实,在钻井液中添加CQ-ATP后,钻进过程中振动筛返出岩屑颗粒尺寸大于1.7 mm占比70%以上,返出岩屑颗粒成型度好、尺寸大、PDC齿痕清晰可见,相较于钻井液中未添加CQ-ATP的邻井,应用井钻井液性能稳定、可控,完钻时钻井液低密度劣质固相含量可控制在6%左右。

地浸砂岩型铀矿绳索取心钻探冲洗液固相控制技术探析

随着铀矿勘查对钻孔深度和钻孔质量的要求,我队于2019年开始实验研究地浸砂岩型铀矿钻探绳索取心技术,由于钻孔的外环空间隙较小,存在黏附卡钻和沉砂卡钻的风险,因此也对钻井冲洗液有了更高的要求,前期试验由于未重视冲洗液固相控制,导致钻进效率不高和易出现孔内事故,经过大队技术人员对地浸砂岩型铀矿绳索取心钻探冲洗液固相控制技术的研究和应用,截至目前,提高了钻进效率,较好地控制了孔内事故的发生,所以为最大程度地降低孔内事故的发生概率、提高钻进效率,针对大孔径地浸砂岩绳索取心钻探,应用冲洗液固相控制技术十分必要。

HALDA-1井固相控制技术——国外固控技术介绍

HALDA-1井是英国凯恩能源公司(Cairn Energg PLC)部署在孟加拉国15区块上的一口深探井,井深4519.7m,井斜大,地层压力系数高,施工难度大。介绍了为获得优良的钻井液性能,在不同井段(不同钻井液密度井段)采取的固相控制技术,即运用三级固控系统,对钻井全过程进行固相控制,这是目前国际固相控制技术现状。并分析了固相控制效果。

两种移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器比较研究

新颖的全桥式高频环节AC/AC变换器,由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,包括全桥全波式和全桥桥式拓扑。对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论。相对于双极性移相控制AC/AC变换器,单极性移相控制AC/AC变换器获得了更优的综合性能。移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器,为实现新型的、中大容量的正弦交流稳压器、电子变压器和交流调压器奠定了关键技术基础。

基于三环移相控制的ISOP模块化电源的研究

首先分析ISOP系统的基本单元,采用隔离型双向全桥DC-DC变换器(IBDC)作为ISOP系统的基本单元,对其拓扑结构和相应的控制方法原理进行分析。随后介绍了ISOP的拓扑结构,分析其实现均压均流的条件,针对输出均流控制(OCS)各模块输入阻抗的负阻抗特性使系统无法稳定运行的问题,提出输入均压、输出均流及输出电压环三环控制策略,最后仿真验证在各模块参数不一致情况下三环移相控制的控制效果明显比传统双环移相控制好。