基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略

针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力优化,对TPI采用6脉波调制.仿真实验结果表明:相对于单移相(single phase shift,简称SPS)调制策略,该文策略的电感电流的峰值更小,即能更有效地降低电流应力.因此,该文所提策略具有优越性.

基于标准特征多项式的变电站光储直柔系统双向AC/DC变换器控制策略

为增强变电站光储直柔系统的可靠性,针对其在并网过程中会对变电站电能质量造成不良影响,以及现有设计方法难于工程化问题提出了一种面向工程化的基于标准特征多项式配置方法(SCP)的双向AC/DC变换器控制策略。通过建立变电站光储直柔(PEDF)系统变换器的数学模型,并分析控制器参数对变换器在不同运行模式下的电能质量的影响,然后采用SCP方法来配置闭环系统特征值,分析该方法对抑制并网电流谐波、改善AC/DC变换器并网电能质量的作用,最后对此进行仿真分析并和传统PI控制器效果进行比较,结果表明:所提策略降低了AC/DC变换器在谐波畸变率和并网电流不对称度,系统设计简便,且具有很好地鲁棒性,适合工程实践。

V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

矫正开关函数提高AC-AC矩阵变换器可靠性的方法

提出一种矫正开关函数的容错控制技术,以降低AC-AC矩阵变换器断相时的故障发生率,提高变换器的可靠性。通过较详细的数学分析断相故障发生后,用合适的输入电压序列的对称与非对称模式矩阵的构建合成新的开关函数矩阵,进一步合成故障情况下所需的输出波形,使矩阵变换器在缺相时依然能继续运行。仿真与实验结果验证该容错方案的可行性。

一种适用于电动汽车的无电解电容单级双向AC/DC变换器

针对电动汽车充电电源额外热量产生影响电池使用寿命的问题,提出一种无电解电容隔离式单级双向AC/DC变换器。该变换器能有效阻止低频功率纹波注入电池单元,减少了额外热量的产生;同时电解电容的消除也大大提高了系统的可靠性。控制策略方面,提出的一种四相控制器,不仅能使所有开关管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS),并在导通损耗进行了性能优化。最后,通过PSIM仿真软件和实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性。

矫正开关函数提高AC-AC矩阵变换器的可靠性

提出一种矫正开关函数的容错控制技术,以降低AC-AC矩阵变换器断相时的故障发生率,提高变换器的可靠性。通过较详细的数学分析断相故障发生后,用合适的输入电压序列的对称与非对称模式矩阵的构建合成新的开关函数矩阵,进一步合成故障情况下所需的输出波形,使矩阵变换器在缺相时依然能继续运行。仿真与实验结果验证该容错方案的可行性。

一种高效率半桥LLC型的AC/DC变换器设计

AC/DC开关电源是电力系统的主要动力来源,其发展趋势是:容量大、功率密度大、效率高、功率因数低、谐波含量低。但现有的数字电源仍存在着一些普遍问题:抗干扰能力差、结构功能简单、无法满足电厂和变电站等相关场所使用需求。设计了一种基于芯片控制的半桥开关电源,对其主电路进行了理论分析,并对EMI整流滤波电路、PFC功率因数校正电路、LLC半桥电路等电路进行了详细的设计。实验测试结果表明,该设计合理,具有大容量、高效率、高功率因数、低纹波等特点,能够充分满足目前的市场需求。

基于矩阵变换器的AC/DC变换器

对传统的三相/三相矩阵变换器进行变换,得到一种新型的AC/DC变换器拓扑,并对该电路的工作原理进行了分析,通过在变换器的高频部分加入变压器,既实现了输入和输出的电气隔离,又减小了系统的重量和体积。本文对所采用的基于输入电压的双线电压调制策略机理进行了详细的分析,推导了在该调制策略下的输入电流和输出电压的表达式,说明采用该调制策略能实现三相交流输入侧电流正弦和单位功率因数,输出电压与调制指数之间存在线性的关系。采用MOTOROLA的16位微处理器和CPLD协调控制制作了一台样机,验证了理论和控制方法的正确性和可行性。

船用690 Vac基于飞跨电容三电平的Buck/Boost双向变换器的预充电控制策略

[目的]针对基于飞跨电容三电平的船用690 Vac双向变换器,为使其能稳定启动并过渡到正常工作状态,必须对飞跨电容进行预充电,因此提出适应于飞跨电容三电平的基于单管控制的预充电策略。[方法]控制基于飞跨电容的三电平外管的通断,对飞跨电容进行高效、快速预充电控制。[结果]将预充电控制策略应用于690 Vac双向变换器,Buck模式于1 s,Boost模式于5 s内完成飞跨电容的预充电,预充电结束后飞跨电容电压保持为高压侧电压的一半,输入侧电容电压保持为输入侧电压。[结论]经过试验验证,所提出的基于飞跨电容的三电平外管通断控制的预充电策略可应用于690 Vac双向变换器装置,不需要外加预充电功率器件,既简化了拓扑,又确保飞跨电容的可靠、快速预充电。

一种新型矩阵式AC/DC变换器研究

为克服常规AC/DC变换器的缺陷,提出了一种新型AC/DC变换器——三相/一相矩阵式变换器(3/1MC).该矩阵式变换器直接将三相交流380 V/50 Hz输入变换为单相PWM高频、高压交流电压.由高频变压器隔离并调理为需要的幅值后,经倍流式整流、滤波输出预期的直流电压.控制电路由UC3879及外围逻辑芯片组成.通过4kW 28.5V/140A原理样机的实验验证了理论分析的正确性及方案的可行性.

一种矩阵式AC/DC变换器控制策略改进

为进一步改善之前提出的矩阵式AC/DC变换器性能,依据三相/一相矩阵式变换器(3/1MC)与其等效拓扑开关函数之间的瞬时对应关系以及限定条件,研究了一种改进的控制策略.该策略充分利用X扇区中三相电压资源,合理分配各相电压的作用时间(占空比)及各双向开关的门极驱动信号.使双向开关的有效导通角为180°,各相输入电流SPWM脉冲序列均匀、等间隔地分布在时间轴上,且分别跟随输入电压.仿真结果表明,网侧谐波电流小,功率因数接近1.

基于UC3879矩阵式AC／DC变换器研究

基于UC3879及矩阵式变换器，提出了一种新的AC／DC变换器。采用三相／一相矩阵式变换器，直接将三相380V／50Hz输入变换为单相高频（15kHz）电压，由高频变压器隔离，经倍流式整流、滤波输出预期的直流电压。控制电路以UC3879及外围逻辑芯片对驱动信号编码，并完成闭环控制。理论分析了系统的工作原理，并进行了4kW28．5V／140A样机实验，验证了理论分析的正确性及方案的可行性。该方案具有矩阵变换器的所有优点，拓宽了矩阵变换器的应用范围。

混合微网中双向AC/DC变换器研究与设计

在交直流混合电网中,AC/DC变换器既要实现直流微网与上级交流电网的连接,也要成为风力发电、燃气轮机发电等交流型分布式能源的并网接口。基于此,首先建立交直流混合微网中AC/DC变换器模型;其次采用PID闭环控制,实现配电系统的稳定,并在系统中增设可控出力的蓄电池双向功率变换环节,实现功率平衡;最后采用SVPWM进行逆变控制策略,降低谐波畸变率,进一步保证系统稳定性。

矩阵式AC/DC变换器研究

对三相/三相矩阵变换器进行变换,得到一种衍生的AC/DC变换器拓扑。采用电流型空间矢量调制策略,推导出在该调制策略下的输出电压的表达式。通过在拓扑中加入一个谐振电感和隔直电容,使得双向开关器件可以实现软开关换流,并详细分析了换流过程。将控制算法建立在以电源电压矢量定向的dq同步旋转坐标系中,改变调制矢量实现功率因数调节。仿真结果验证了理论和控制方案的正确性和可行性。

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激Flyback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成,能够将一种不稳定畸变的交流电变换成同频率稳定的正弦交流电压;该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例,分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略,给出了变换器的外特性曲线、关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念的正确性与先进性。

双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了一类双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器,以半桥全波式电路拓扑为例,深入研究了这类变换器的稳态工作原理,获得了变换器功率器件实现软开关的设计准则。借助输出周波变换器换流重叠、输入电网电压极性选择和输出滤波电感电流极性选择,实现了变压 器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,解决了周波变换器固有的电压过冲和环流问题,实现了输入周波变换器功率器件的ZVS开关和输出周波变换器功率器件的ZCS开关,为获得新型正弦交流稳压器和电子变压器奠定了关键技术基础。仿真与原理试验结果均证实了这类变换器的正确性与先进性。

单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

该文首次提出并深入研究了基于正激Forward变换器 的单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器。这类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。输入周波变换器将输入不稳定劣质的交流电压调制成双极性三态的高频交流电压,输出周波变换器将此高频交流电压解调成单极性三态SPWM波,经输出滤波后得到稳定优质的正弦交流电压。通过输入周波变换器右桥臂相对左桥臂的移相,让输出周波变换器功率开关在输入周波变换器输出的高频交流电压为零期间进行换流,并借助输出周波变换器换流重叠和输入电压极性选择,从而实现了变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流、输出周波变换器的ZVS开关。详细分析了这类交换器在1个高频开关周期内的12个工作模式及其等效电路,获得了变换器外特性曲线与关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类交换器新概念,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器奠定了基础。

基于Buck-Boost的AC/AC变换器设计

利用Buck-Boost电路输出电压理论上可以在零到无穷大之间变化的特点,将Buck-Boost斩波电路应用于交流电压变换,提出了一种变比可以连续变化的固态变压器。与传统的自耦调压器相比,基于Buck-Boost变换器的固态变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点,并且由于采用了电压反馈控制,使得其输出电压不受负载变化的影响,外特性较硬。针对四象限开关存在的换流问题,提出了该变换器的换流策略,在理论分析的基础上,设计制作了一台AC/AC调压器,实验结果验证了该变换器的可行性。

单级功率因数校正AC/DC变换器的综述

对现有的单级功率因数校正AC/DC变换器拓扑进行了分析和比较。PFC级主要分为Boost型和Buck Boost型 ,后接正激或反激式DC/DC变换器 ,在实现输出电压快速调节的同时 ,使输入电流满足IEC 10 0 0 3 2ClassD标准。通过对现有拓扑的分析 ,得出了一些新型拓扑结构。

一种单级高频AC/AC变换器

在LCD背光源、隧道照明等大功率LED照明领域,LED驱动电源需实现功率因数校正、输入输出隔离、多路恒流输出功能。为此,该文提出一种包括高频AC/AC变换模块和高频AC/DC变换模块的模块化多路输出LED驱动电源,并主要研究一种输出为高频正弦交流电压的单级高频AC/AC变换器,其内部包括功率因数校正和高频DC/AC变换两个功率变换单元。首先对单级AC/AC变换器的拓扑进行推演,然后分析其工作原理及性能特点。由于功率因数校正单元的工作原理及性能特点在以前的文献中有详细介绍,该文主要描述高频DC/AC变换单元的工作原理,并采用基波分析法对其性能进行分析。最后搭建一台输出功率为100W的单级高频AC/AC变换器实验样机,实验结果表明:在额定输入输出条件下,功率因数达到0.94,直流母线电容电压在全输入输出范围内最高为440V,满足实际应用需求。