基于双辅助网络的宽软开关范围高效高频链DC-AC变换器

该文提出一种基于双辅助网络(dual auxiliary network,DAN)的宽软开关范围周波变换类型的高频链逆变(cycloconverter-type high frequency link inverter,CHFLI)电路,简称DAN-CHFLI电路。原边侧采用对称型无源辅助网络(passive auxiliary network,PAN)解决了传统CHFLI电路在空载、轻载及输出电压较小时原边侧开关管无法实现软开关的问题,拓宽了软开关范围,保证了其在任意负载条件下的零电压导通(zero voltage switching,ZVS)。副边侧有源辅助网络(active auxiliary network,AAN)由钳位电容和H桥组成,可以解决漏感与开关管寄生电容谐振造成的电压振荡问题,并辅助周波变换器换流。针对AAN电路,提出一种移相钳位策略:AAN开关管与原边开关管类似,也采用固定占空比方波信号移相调制;且相比原边开关管,AAN开关管延迟导通以实现软开关。文中详细分析了DAN-CHFLI拓扑结构、换流过程、PAN和AAN工作原理及开关管的软开关特性,并设计实验样机验证了理论分析的正确性。

一种采用无损有源箝位辅助电路的软开关高频链DC-AC变换器

提出一种采用无损有源箝位辅助电路的移相脉宽调制(phase shifted pulse width modulation,PSPWM)高频链DC-AC变换器。相比于当前的两级逆变技术,该变换器实现了单级功率变换,省去了两级逆变器中的DC-DC变换器,减小了变换器复杂度。该变换器采用双极性PSPWM调制,输出电压的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)较低。在目前技术中,双向开关管在双极性调制下较难实现软开关。提出一种无损有源箝位电路,箝位变压器和双向开关管两端电压,实现了双向开关管的软开关,提高了变换器效率。分析该变换器的调制方法、工作模态及变换器软开关过程,通过搭建一台200W的实验样机,验证理论分析的正确性。实验结果显示,提出的变换器的峰值效率可达92.25%,输出电压THD在0.02~20k Hz宽范围内均低于0.22%。

高频链矩阵变换器直接功率反步控制策略

针对高频链矩阵变换器(HFLMC)电路前后级耦合导致系统动态性能和鲁棒性降低的问题,提出一种基于直接功率的非线性反步控制策略(BS-DPC)。首先,建立HFLMC非线性数学模型和有功、无功功率动态模型,分析双极性电流空间矢量调制策略;然后,在考虑系统不确定性情况下引入2个解耦控制分量,设计直流输出电流和无功功率反步控制器,实现电池不同工况下输出电流参考值的快速跟踪控制;最后,根据李雅普诺夫稳定性理论证明HFLMC闭环系统全局渐进稳定性,并对比传统PI直接功率控制和BS-DPC策略。仿真和实验结果表明,所提BS-DPC策略控制HFLMC提高了输出电流的动态性能和电网波动及直流滤波电感变化下的鲁棒性,响应时间减少了约78%,网侧THD降低了0.98%。

新颖的双向电流源高频链DC-AC功率变换器

提出了一种新颖的双向电流源高频链DC AC功率变换器的拓扑结构 ,并简要地阐述了其工作原理和控制方案。 50kHz开关频率、2 50W/50Hz输出的试验结果证明 ,双向电流源高频链DC AC功率变换器具有拓扑结构简单、能双向传输功率、器件少、控制简单。

推挽式双向电流源高频链DC-AC功率变换器初析

提出了一种推挽式双向电流源高频链DC -AC功率变换器的拓扑结构 ,并简要地阐述了其工作原理和控制方案。 5 0KHZ开关频率、 5 0 0w/40 0HZ输出的仿真结果表明该变换器具有拓扑结构简单、双向传输功率、器件少。

高频链矩阵式正弦波变换器控制策略的改进

为改善高频链矩阵式正弦波变换器中双向开关换流的安全性以及逆变输出的频谱特性,在常规SPWM模式下,提出了一种新的解耦分时驱动方案。改变了以往该类变换器双向开关的两个门极共用一个驱动信号的方法,无需检测负载电流极性,容易实现。可以实现双向开关安全换流,以消除其固有的电压浪涌;保留了常规单相逆变器的倍频特性,充分发挥功率器件的开关性能,有利于滤波网络的小型化,且克服了相控方式的一些缺点。仿真和实验表明了方案的正确性。

全桥Boost型高频环节DC-AC变换器

在全桥Boost型高频环节AC-AC变换器基础上,提出将输入周波变换器变为高频逆变器,并且在输出负载与输入电源之间联接高频电气隔离反激式变换器能量回馈电路,实现全桥Boost型高频环节DC-AC变换。该变换器是由输入滤波电路、储能电感、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出滤波电路依序级联构成,深入分析了其控制策略与稳态特性,并给出了关键电路参数与仿真结果。这种变换器适用于要求输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大、体积和重量小的逆变场合。

高频链三相矩阵式正弦波变换器研究

针对高频链矩阵式三相正弦波变换器,提出一种新的控制策略。该方法由前端逆变器将直流电源变换为高频交流等宽方波电压(单相14.28kHz),经变压器高频耦合;后端矩阵变换器(matrix converters,MC)(3×2矩阵)的双向开关采用解耦分时驱动。控制电路将常规的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)信号进行适当的逻辑处理,作为MC新的驱动信号,该信号保留了SPWM信号的全部信息,其频率是载波的1/2。MC产生三相常规单极性与载波频率相等的SPWM脉冲序列,保留了SPWM模式的所有特性,滤波后得到三相交流输出。该策略MC可实现倍频效果、双向开关自然换流,且无须检测负载电流的极性;克服了该变换器中固有的电压、电流过冲,简单易于实现。分析工作原理,仿真及220V/50Hz 3.3kW实验样机验证了方案的正确性。

高频链矩阵式正弦波变换器研究

针对高频链矩阵式正弦波变换器中双向开关的安全换流问题,提出了一种新的解耦分时驱动策略,改变了以往同类变换器双向开关中两门极共用一个驱动信号的方法。该策略无需检测负载电流极性,容易实现,可以达到双向开关的安全换流,并可有效克服开关的电压浪涌。装置实验证实了该策略的正确性。

TAB变换器高频链交流电流峰值与有效值统一求解模型

三端口隔离DC-DC变换器(triple active bridge,TAB)作为新能源接入的一种积极探索与尝试,在分布式光伏接入、新能源汽车以及多电压等级直流用电需求等领域得到了广泛关注。由于开关管数量增多,TAB移相角及占空比的组合方式较双有源桥DC-DC变换器出现了成倍增加的现象,现有的分段线性计算方法在计算TAB高频链交流电流时呈现出更大的计算难度和计算复杂性。TAB的高频链电流计算是变换器电流应力、有效值等多个优化目标的首要求解步骤,为后续的优化运行提供基础。基于此,文中提出一种简易的TAB高频链交流电流统一求解模型,可以同时得到所有占空比及移相角组合方式下的交流电流极点值。根据所推导的交流电流极点值统一公式,给出TAB各端口高频链交流电流峰值及有效值的计算方法。最后搭建实验平台,验证该方法的可行性与有效性。

准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器

提出准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器电路结构与拓扑族。其电路结构是由单向隔离Buck直流变换器和极性反转逆变桥级联构成;其拓扑族包括推挽正激式、双管正激式、并联交错双管正激式、半桥式和全桥式电路。深入分析研究类逆变器的电路拓扑、电流瞬时值控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则。以推挽正激式拓扑为例,设计并研制出1kW48VDC/220V50HzAC并网逆变器样机。研究结果表明,此类逆变器具有高频电气隔离、电路结构简洁、准单级功率变换、变换效率高、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为ZVZCS、并网电流质量高等优点。

电流型高频链AC-AC变换器

提出电流(Boost)型高频链AC-AC变换器电路结构与拓扑族,它是由输入滤波器、储能电感、输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器和输出滤波器依序级联构成。深入分析研究了这类变换器的原理特性与控制策略,提出并有效解决变换器启动时储能电感的磁饱和问题及高频变压器漏感引起的电压尖锋现象,给出这类变换器的仿真和原理试验。研究结果表明,这类变换器具有电路拓扑简洁、高频电气隔离、双向功率流、变换效率高、网侧功率因数高、负载适应能力强、负载短路时可靠性高等优点。

新型SPWPM模式变换器高频链原理分析

根据新型高频链SPWPM变换器的工作原理,建立了SPWPM逆变环节和周波变换环节的数学模型。对两个环节的输出波形进行了数学分析,得到了输出电压波形的解析表达式,揭示了它们的频谱特征。从理论上证明了“SPWPM波包含了SPWM波的全部信息,而不含调制波(基波)频率成分”的结论,及变换器高频链原理的正确性。分析表明该变换器设计思想新颖,易于实现。仿真和实验证明了理论分析是正确的,为深入研究该变换器提供了理论依据。

面向中压交直流配电网的高频链直流固态变换器损耗模型和分析

高频链直流固态变换器(DCSSC)是中压交直流配电系统的关键设备之一。针对传统方法未考虑硬开关运行问题,本文提出了一种基于输入串联输出并联双有源桥的高频链固态变换器损耗计算方法。分析了高频链直流固态变换器软开关和硬开关工况下的工作原理,给出了不同阶段下开关器件有效导通时间,推导了软开关和硬开关下的电流平均值和有效值解析模型。建立了高频链直流固态变换器的通态损耗和开关损耗模型,给出了改进型高频变压器损耗计算方法。最后通过Matlab和PSIM仿真软件在开关频率和传输功率变化情况下对高频链固态变换器的各部分损耗分布和系统效率进行了验证和分析。

基于LCL滤波SPWPM高频链式矩阵变换器控制策略

提出一种新型的矩阵变换器控制策略。该控制策略通过有效变动SPWM波形的结构,得到使变压器工作于高频状态的SPWPM波形。将常规的SPWM波进行软化处理后,引入脉冲密度调制方式,使软化的SPWM波与双极性三态SPWPM波保持同步。并对正负极性调制后的软SP-WM波经过逻辑处理后,作为矩阵变换器开关管的驱动信号。矩阵变换器对SPWPM波形进行解调,恢复为常规的SPWM波形。对前级高频逆变桥工作于SPWM和SPWPM两种工作模式的输出波形进行了数学分析,证明了SPWPM波形中含有SPWM波的全部信息,但不含调制波的频率成分。因此更便于高频变压器进行能量传输。采用LCL三阶滤波器,较常规LC滤波器更能在高频段对高次谐波进行衰减。实验结果验证了理论分析的正确性和该控制策略的可行性。

基于B-C-SVM的高频链矩阵变换器闭环控制研究

高频链矩阵变换器(High Frequency Link Matrix Converter,HFLMC)作为一种变换级数较少的整流器,具有高传输效率,是一种具有良好发展前景的变换器。以HFLMC为研究对象,在双极性电流空间矢量调制策略(Bipolar Current Space Vector pulse width Modulation,B-C-SVM)基础上,分析调制策略的原理,提出一种简单的比例积分闭环控制方法,通过控制调制度来实现对输出电压的控制。实验波形验证了所提控制方法的有效性和正确性。

三类高频链AC-AC变换器比较研究

摘要：本文对Buck、Boost、Buck-Boost型三类高频链AC．AC变换器的电路结构与拓扑、控制策略、网侧功率因数、负载短路时的可靠性、输出容量、高频变压器磁化状态和原理试验结果等进行了深入的比较研究，获得了重要结论。高频链AC—AC变换器电路结构，是由输入滤波器、储能电感（Boost型）、

三类高频链AC-AC变换器比较研究

本文对Buck、Boost、Buck-Boost型三类高频链AC-AC变换器的电路结构与拓扑、控制策略、网侧功率因数、负载短路时的可靠性、输出容量、高频变压器磁化状态和原理试验结果等进行了深入的比较研究,获得了重要结论。高频链AC-AC变换器电路结构,是由输入滤波器、储能电感(Boost型)、输入周波变换器、高频变压器或高频储能式变压器、输出周波变换器、输出滤波器依序级联而成。研究结果表明,三类高频链AC-AC变换器具有不同的特点、工程实现难易性和应用场合,为实现新型的正弦交流稳压器、交流调压器、电子变压器和同频波形变换器等奠定了关键技术基础。

组合双向升压直流变换器型高频链逆变器

提出了一类组合双向升压直流变换器型高频链逆变器电路结构与拓扑,它由两个隔离双向升压型直流变换器输入侧并联、输出侧反向串联构成。深入研究了互补和独立两种电压瞬时值反馈控制方案及关键电路参数设计准则等。研究表明,采用互补控制时占空比变化范围小、副边功率开关电压应力小、输入电流和输出电压纹波小等特点;采用独立控制时占空比变化范围大、副边功率开关电压应力大、输入电流及输出电压纹波大等特点。研制了单端式500VA 18-32VDC/115V400HzAC互补控制逆变器样机,给出了样机测试结果。

高频链矩阵变换器解结耦调制策略在风电场中的应用

由于风电场运行的波动性和不确定性,使高频链矩阵变换器输出侧电压电流谐波含量较高。为此,提出一种应用于风电场运行的高频链矩阵变换器解结耦调制策略。基于解结耦调制思想从单向可控开关的角度分析由双向开关组成的矩阵变换器,并引入极性选择信号实现拓扑解耦。进而通过优化空间矢量信号与极性选择信号的逻辑组合,进一步优化双向开关驱动逻辑,降低换流难度,使得矩阵变换器输出电压电流谐波含量明显减少,改善了电能质量。Matlab/Simulink仿真验证了所提调制策略的有效性与可行性。