一种低电流纹波高增益软开关直流变换器

提出了一种应用于新能源发电系统的低电流纹波高增益软开关直流变换器。在传统交错Boost变换器基础上,该变换器通过引入耦合电感和二极管、电容升压单元提高电压增益,耦合电感在整个开关周期过程中都传递能量,提高了磁芯利用率。输入侧工作在交错模式,两相电感电流纹波可以相互抵消,从而获得较低的输入电流纹波。由于耦合电感自身漏感的存在,减轻了整流二极管反向恢复问题,同时采用有源钳位电路回收利用漏感能量,实现了所有开关管零电压软开关,抑制了开关管关断电压尖峰,提高了变换器转换效率。详细分析了变换器的工作原理、电路特性以及软开关实现方法。最后,搭建了一台200 W的试验样机验证了理论分析的正确性。

正弦纹波电流对锂电池快充性能影响的研究

正弦纹波电流(SRC)充电对锂离子电池充电性能有一定改善,但已有的SRC充电研究均基于1C及以下的直流倍率,与直流充电相比没有取得显著的优化。为适应市场快速充电需求,本文首次探究了2C高倍率SRC快充对锂电池循环寿命的性能影响。通过对不同交流频率、振幅工况的循环寿命实验后的电池容量、内阻、温升和容量增量(IC)分析表明,尽管所提出的SRC快充会因为电流有效值变大导致温升高于直流,但电池寿命性能却显著优于直流;并在交流振幅为3C(AC/DC=1.5)、交流频率高于特征频率(825 Hz)工况时寿命性能达到最优。其中,10 kHz频率工况在100个循环后,电池容量衰减和活性物质损失(LAM)分别比直流降低了70.37%、59.6%;200个循环后内阻增量仅为直流的1/3.51,容量仅衰减51.17%,比直流延长251%的使用寿命。

基于电机母线电流的低成本纹波-方波转换策略

为降低汽车产品自主防夹的成本,对纹波防夹的关键技术——纹波转换技术展开研究。提出了低成本的硬件纹波-方波转换方案,采用低成本的电容电阻设计采样电路、微分电路、滤波电路,有效滤除信号中的高频噪声及直流成分。同时,为进一步降低硬件成本,提出了基于软件的低成本纹波-方波转换方案,通过软件处理实现硬件的滤波、微分、比较器等功能,进而实现低成本的纹波-方波转换。最后,通过试验表明,正常运行阶段,基于硬件的纹波转换方案和基于软件的纹波转换方案均能实现纹波-方波转换,基本无误转换问题;电机启动阶段,硬件纹波转换方案存在两个误转换,软件纹波转换方案存在四个误转换,均远小于系统允许误差。两种低成本转换方案均能满足系统要求。

基于改进PWM的低开关频率SPMSM电流纹波抑制

传统SVPWM由于其电压利用率高等优点被广泛应用在电机控制中,然而随着开关频率的降低,输出电流纹波会加剧,其将面临系统损耗增加、输出转矩脉动等问题,对系统稳定性和动态性能带来不利影响。针对这一问题,本文提出了一种基于改进混合PWM的电流纹波抑制策略。通过构建静止坐标系下的电流纹波矢量模型,分析了低开关频率下的纹波加剧的原因。通过分析电压矢量作用时间和顺序与电流纹波之间的关系,选取了两种能够抑制电流纹波的开关序列。通过在线计算不同序列的电流纹波并根据结果切换输出,实现了对低开关频率下电流纹波的有效抑制。搭建了实物实验平台,实践验证了该抑制策略的有效性和可行性。

自适应LED纹波电流抑制电路设计

当前发光二极管(LED)应用范围十分广阔。由于LED驱动器直接连接在220 V/50 Hz的电源上,导致LED容易产生频闪现象,造成人眼不适和使用寿命减小。基于1μm DP2M DNW HVCMOS工艺介绍了一种自适应LED纹波电流抑制电路,通过采样电阻获得输入LED的电流信号,自动调整电容电位,抑制电流纹波,消除了LED频闪现象。仿真结果显示65 mA~900 mA驱动电流的纹波仅为驱动电流的1%~2%。

基于纹波电流的直流支撑电容温度性能分析

纹波电流是引起直流支撑电容器温度升高最重要的因素。基于此,对直流支撑电容构成、结构及其纹波电流进行分析,并对直流支撑电容损耗、等效串联电阻、发热功率进行温升计算,在此基础上,设定实验条件,选定试验样品,进行发热功率及温升的验证。实验结果表明,所设定条件、实验样品及方法,能较好地完善直流支撑电容器温升影响因素分析的理论体系,具有一定的理论及实际应用意义。

基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略

基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大,导致装置的体积和成本增加的问题,提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后,通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线,从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压,达到减小电容值的目的。最后,仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下,基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。

一种零输入电流纹波高增益DC/DC变换器

传统DC/DC变换器因其升压能力不足、半导体器件应力高、输入电流纹波大,在光伏、燃料电池等新能源发电领域的应用较为受限。该文基于Boost变换器,利用耦合电感的磁耦合效应消除输入电流纹波,提出一种零输入电流纹波DC/DC变换器。所提变换器实现元器件电压应力的降低和输入输出增益的提高,变换器无需添加额外的开关管,驱动及控制电路设计简单。通过分析零输入电流纹波的实现机理和变换器的工作原理,搭建一台200W、48V/400V的实验样机,验证所提理论分析的正确性。

磁集成变换器耦合电感电流纹波研究

为了减小变换器中电感电流纹波,研究耦合磁集成对电流纹波大小的影响,从耦合电感数学模型角度出发,建立两相耦合电感的通用集成模型。根据数学模型分析了影响电流纹波的各个影响因素以及各个参数的限制条件,系统分析了两电感电压比为常数和电感电压比为时间数两种情况下,不同的占空比、相位角以及耦合系数对电感电流纹波的变化规律,给出了不同情况下的电感电流纹波的计算方法以及设计准则。对上述两种情况进行了仿真验证,通过设置特定的仿真参数,对比理论分析结果验证了原理分析的正确性。最后,以两种不同变换器为例,验证了磁集成纹波分析的正确性。

储能系统直流侧纹波电流对锂离子电池寿命影响分析及优化控制策略

针对储能系统直流侧纹波电流对磷酸铁锂电池寿命影响问题,通过分析磷酸铁锂电池寿命模型的变化机理和规律,发现纹波电流下影响磷酸铁锂电池寿命的关键因素是电池充放电状态期间的电流平均值而非电流有效值,电池充放电状态期间电流的平均值越大,电池老化程度越快,并通过设计仿真以及实验验证了所发现的规律。基于该规律可优化储能系统安全经济运行的控制策略,在电网不平衡时采取抑制交流侧功率波动而放宽直流侧功率波动的控制策略,并在光储系统恒定有功功率并网时,基于电池老化特性曲线和储能系统并网谐波含量符合要求下,提出了一种延长储能电池使用寿命的多储能变流器协调控制策略,与传统控制策略相比,可减缓电池老化速度的19.8%。

电动汽车电机控制器母线电容纹波电流研究

在电动汽车电机控制器中,由于电机负载电流的变化和功率器件高频开关的影响,在直流母线上会产生纹波电流,纹波电流通过直流母线电容,会导致母线电容发热,纹波电流过大会引起电容发热严重,直接影响电容使用寿命。本文通过对电机控制器建立Matlab/Simulink仿真模型,分析了母线电容上纹波电流波形特征,同时分析了纹波电流影响因素,最后介绍了母线电容关键电气参数,结合纹波电流影响因素,对母线电容选型匹配提供参考。

一种低输入电流纹波高增益软开关DC-DC变换器

针对新能源发电系统输出电压低、电压稳定性差等问题,提出一种非隔离型低输入电流纹波高增益软开关直流变换器。该变换器结合有源钳位技术和耦合电感与二极管-电容倍压结构,提高了变换器的电压增益,降低了开关器件的电压应力。耦合电感自身漏感有效缓解二极管反向恢复问题,并通过有源钳位网络回收利用了漏感的能量,开关管无关断电压尖峰。利用耦合电感漏感,所有开关管均实现了零电压软开关,提高了变换器的效率。详细分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并对电压增益、器件电压电流应力、软开关等电路性能进行了分析。最后,搭建了一台40 V输入、400 V输出、额定功率为160 W的试验样机,实验验证了该变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高变换效率和低电压应力等优点。

一种低输入电流总谐波畸变率的三相Buck整流器不对称调制策略

传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相Buck整流器没有考虑直流链电流纹波对输入电流的影响,且在扇区切换点处输入电流存在严重畸变,导致输入电流总谐波畸变率(THD)升高。该文分析直流链电流纹波对三相Buck整流器输入电流的影响,分析输入电流扇区切换点畸变产生的原因,提出一种新型不对称SVPWM策略,显著降低了三相Buck整流器的输入电流THD。最后,通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性以及所提调制策略的有效性。

计及脉冲分配的不对称型电流源逆变器直流侧纹波电流抑制

单相电流源逆变器输出功率含有二倍频分量,使得直流侧功率存在二倍频波动,如果采用较小的储能电感,会产生较大的电感电流低频纹波,增大电感损耗,同时也不利于逆变器输出滤波电路的优化设计。针对这种情况,该文通过分析所设计的不对称型单相七电平电流源逆变器各电感电流在输出侧的功率分配情况,提出一种计及脉冲分配的功率前馈控制策略。仿真和实验结果表明,在满足储能电感轻量化的前提下,所提控制策略能够有效抑制电感电流低频纹波,减小输出电流低次谐波含量,验证所提逆变器和控制策略的正确性。

基于DC/DC变换器电流纹波的多步模型预测控制

在移相全桥变换器中,由于输出功率的脉动,输入电流和输出电感电流均存在大量纹波。提出了一种基于DC/DC变换器负载的模型预测控制策略来抑制输出电感电流的纹波含量。而传统的模型预测控制只能保证其在一个周期内控制为最优量,从而降低系统的控制精度,为了提高系统的控制性能,采用一种多步模型预测控制策略,通过计算代价函数使系统在两个周期中均得出最优控制量。最后搭载了仿真模型验证其控制策略的可行性,并将其运用在实验平台直流电子负载中。

基于新型高频纹波电流补偿方法的内置式永磁同步电机无传感器控制

高频方波信号注入法已广泛运用于内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器低速控制中,该方法可以避免使用滤波器且明显提高系统带宽。然而,在轻载或空载等基波较小时,当逆变器的死区效应使高频电流响应出现畸变,此时逆变器的非线性将会严重影响高频注入法的位置估算精度。针对上述问题,该文重点分析逆变器非线性对IPMSM高频方波注入法的影响,提出一种新型高频纹波电流提取和补偿方法,有效降低死区的影响,提高注入电压的效率,抑制逆变器非线性引起的位置角度误差。通过仿真和实验结果证明,与传统方法相比,该方法可以在注入相同电压幅值的情况下有效降低位置估算误差,验证了所提出方法的可行性和有效性。

多端口分布式新能源输入低频电流纹波抑制

为实现对分布式新能源输入低频电流纹波的有效抑制,提出了一种应用于分布式新能源发电的多端口两级式DC/AC逆变器及其控制方法,其中输入直流源提供负载功率所需的直流分量,第三端口提供负载交流功率纹波。详细分析了所提三端口两级式逆变器的拓扑结构及其工作模式,讨论了为实现输入低频电流纹波抑制所需的电路关键参数计算方法及系统控制策略。最后通过搭建的95 W原理样机对所提拓扑及其低频电流纹波抑制策略开展了实验验证,实验结果证明该拓扑能够在实现纹波消除的同时获得高质量的输出波形。

纹波抑制算法在变频空调上的研究应用

电解电容作为变频控制器中重要器件,其寿命直接决定空调使用年限。电解电容纹波电流又是影响其寿命的关键参数。通过纹波抑制技术,对压缩机电流进行前馈控制,降低电解电容纹波电流,延长电容使用寿命。首先针对控制系统建立其数学模型,根据伯德图进行系统稳定性分析,确定控制参数;建立前馈系统的数学模型,分析前馈控制对系统稳定性影响。其次通过仿真确认控制方案和算法的可行性,保证控制环路的鲁棒性。最后实验结果表明,实验工况内,增加控制策略后电解电容纹波电流减小13.6%,有效延长电解电容的使用寿命;完成可靠性测试,结果表明该控制技术能满足各项极限测试要求,控制策略安全可靠。

车窗防夹电机电流纹波降噪检测算法仿真分析

汽车电动车窗现在能实现一键升降、物体防夹等功能,汽车厂商为提高集成度,对于使用电机电流纹波信号实现防夹功能的需求日益增加。然而电机电流纹波信号包含较多噪声,为有效提取纹波信号作为车窗防夹的判断依据并保留细节特征,本文提出一种基于改进小波阈值去噪和麻雀搜索算法优化变分模态分解的联合去噪算法。针对纹波信号包含较多噪声的问题,提出一种改进小波阈值去噪算法。该研究使用变分模态分解对纹波信号进行分解,改善流分量削弱小波阈值去噪效果的问题。同时,利用麻雀搜索算法优化变分模态分解的参数寻优过程,对于高噪的模态分量使用改进小波阈值去噪算法进行去噪,以改善含直流分量纹波信号的去噪效果。

耐大纹波铝电解电容器的研究

深刻剖析耐大纹波铝电解电容器,是对高功路电子装置中依赖的电源滤波元件的一次全面研究。中心点聚焦在电容器战胜纹波电流的能力与其寿命有何密不可分的羁绊。研究过程中,实验手段多元化,包括电化学实验、材料物理剖析,以及电器性能长久稳定性的验证等。结果发现,电容器如何顺利应对纹波电流,不仅取决于电解液的导电性质、电解质的浓度、电解液的温度等细微环境,电容器的构造设计、制材等要素同样具有助推或阻碍的影响。通过适当的材料选择和工艺优化,可以有效提升电容器的纹波电流承受能力,从而显著提高电容器的工作稳定性和使用寿命。该研究为设计和制造具有更高纹波电流承受能力的铝电解电容器提供了重要的理论指导和实践参考。