基于电流纹波预测的交错并联三相逆变器任意功率因数全范围软开关策略

随着分布式能源的大力发展,新的并网标准要求并网逆变器具有更宽的功率因数运行范围,实现对电网的无功补偿;同时,为实现高频化及高转换效率,软开关技术是一种重要的途径。因此,文中提出一种基于交错并联三相逆变器拓扑的任意功率因数全范围软开关控制策略。采用断续脉宽调制通过变开关频率来控制电感电流脉动的大小,使开关管开通前开关管的输出电容放电至0,以实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS)。首先,分析采用电流脉动预测理论实现ZVS的工作原理;其次,给出不同功率因数下全范围ZVS所需的开关频率自适应运行原则等,基于电流纹波预测理论及负载环境计算和选取开关频率,因此在全范围及全功率因数均可实现ZVS;最后,通过搭建一台3.5 kVA全SiC MOSFET实验样机,验证所提出控制策略的有效性。

Boost变换器BCM电流自恢复及数字预测纹波控制电路设计

为了解决电感值不准确导致的boost变换器模型偏差,进而不能实现良好的临界导通模式控制问题,提出了一种基于电流自恢复的数字预测纹波控制电路.根据电感电流的纹波特性,该控制器预测开关元件的导通及关断时间,将电感电流控制在临界导通模式.基于电感电流阻尼模型,证明了电感电流具有自动恢复到临界导通模式的特性,因而不需要电流检测一般所需的电流传感器或零电流检测电路;同时也证明了在电感失配的情况下,该控制器也能确保实现临界导通电流模式.此外,所提出的电感电流阻尼模型在分析和优化功率电路上具有潜在价值.仿真与实验结果验证了基于预测纹波电流下boost变换器的自恢复特性及电感容差特性.

三电平NPC变换器电流纹波与EMI优化调制策略

针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹波的要求计算出开关周期与采样周期并合成最新的开关周期,形成反馈,从而实现变频调制。使随机周期分布在期望周期的周围,从而使变换器的谐波噪声和电磁噪声更加均匀地分布在较宽的频段上,以达到减少变换器电磁噪声的目的,并改善输出电感上的电流纹波。相关仿真及实验结果表明,相较于传统的调制策略,所提调制策略共模噪声降低了约20 dB/μV,差模噪声降低了约10 dB/μV,其输出电感电流纹波幅值也有相应的减少。

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于:较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。