基于SG3525电压调节芯片的PWM Buck三电平变换器

阐述了用 SG3525电压调节芯片实现 PWM Buck 三电平变换器的交错控制。相对于采用分立元件实现 PWM Buck 三电平变换器的交错控制而言,该控制方法电路简单,易于实现,可以较好地解决三电平波形的不对称问题。详细介绍了 SG3525电压调节芯片,并给出了基于 SG3525电压调节芯片的 PWM Buck 三电平变换器的具体设计方法。最后对输入电压为120V(90～180V),输出为48V/4A,开关频率50 kHz 的 PWM Buck 三电平变换器进行了实验验证。

基于SG3525实现PWM Buck三电平变换器的控制

分析了SG3525电压调节芯片实现PWMBuck三电平变换器控制的原理。基于SG3525电压调节芯片的控制方法用集成芯片代替分立元件,大大简化了电路,可以较好地解决电路的不均压问题。最后验证了采用上述控制方法来实现对输入电压为120V穴90～180V雪,输出为48V/4A,开关频率50kHz的PWMBuck三电平变换器的控制是行之有效的。

PWM Buck三电平变换器不同控制方式性能比较研究

阐述了用SG3525电压调节芯片和用比较器、运算放大器、RS触发器等分立元件实现PWMBuck三电平变换器的控制原理.采用分立元件的控制方法虽然成本低,但其参数难以匹配,易造成三电平波形不对称等问题;而基于SG3525电压调节芯片的控制方法可用集成芯片代替分立元件,大大简化了电路,能较好地解决电路的不均压问题。实验结果表明该控制方法是有效可行的.

Buck三电平变换器

提出一种Buck三电平变换器 ,该变换器中开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,可以大大减小输出滤波器的大小 ,详细分析Buck三电平变换器的工作原理 ,分析该变换器的输入输出特性 ,讨论主要参数的设计 ,提出一种使输入分压电容电压均衡的方法 ,并进行实验验证。

Buck三电平变换器本质安全特性的分析

为了提高Buck变换器的本质安全性能,将三电平技术应用于Buck变换器。分析了Buck三电平变换器(Buck TL)的纹波特性和本安性能,得出在相同电路参数下,Buck三电平变换器的电感电流纹波至少减小至传统Buck变换器的1/2,输出电压纹波至少减小至1/4,且在占空比D=0.5时极小;在相同纹波要求时,Buck三电平变换器所需的滤波电感至少减小1/2,滤波电容减小1/2,从而输出短路时释放的最大能量减小,输出本安性能显著提高。通过Saber仿真和实验验证理论分析的正确性。

输入输出共地的Buck三电平变换器

输入输出共地的 Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,滤波电感最大可以减小为 Buck变换器的滤波电感的 1 / 4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性 ,并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果 ,验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性 ,并进行变换器的动态实验 。

Buck三电平变换器的PWM滑模控制

针对Buck三电平变换器飞跨电容电压闭环与输出电压闭环相互耦合的问题,利用解耦控制技术分别独立地设计控制器对两个闭环进行控制。其中,为了降低对参数变化和负载扰动的敏感性,设计基于PWM的滑模变结构控制器对输出电压进行控制。仿真试验结果表明,与传统PWM控制器相比,该方法在保持对飞跨电容电压进行有效控制的同时能减小输出电压的超调量,缩短调节时间。

滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。

Buck三电平变换器在水冷磁体电源中的应用

Buck三电平变换器具有减小输出电压纹波、降低开关管电压应力等优点,考虑将该变换器应用到强磁场中心的水冷磁体电源中,可大大优化电源性能。介绍了Buck三电平变换器的工作原理,对其进行参数设计和控制方法分析,并搭建了Matlab/Simulink仿真模型,比较原方案和新方案的运行情况。仿真结果显示新方案显著减小了输出电压纹波。

Buck三电平变换器中滑模控制应用研究

滑模变结构控制具有鲁棒性强,动态品质好等优点。文中以Buck三电平为例论述利用滑模变结构的理论分析,设计了Buck三电平变换器的方法,详细讨论了滑模面的选取对系统性能的影响,并进行了等效控制、稳定性和存在性的证明。最后将滑模控制buck三电平与传统的PWM控制Buck三电平变换器进行了仿真分析和比较。研究结果验证了滑模变结构控制策略可以大大提高变换器的鲁棒性和动态品质。

三电平Buck变换器输出纹波电压畸变机理分析

交错控制三电平Buck变换器受功率开关器件寄生参数的影响,输出电压纹波及电感电流纹波不仅发生了畸变,且纹波电压大小和忽略寄生参数的纹波电压存在较大误差。因此,深入分析了交错控制三电平Buck变换器输出纹波电压畸变机理,建立了考虑功率开关器件寄生参数的电感电流纹波、输出纹波电压的数学模型。在此基础上进行了实验验证,实验结果表明,功率开关器件的寄生参数是导致输出纹波电压波形畸变以及与理想模型产生较大误差的主要原因,验证了理论分析的正确性。所得结论可为三电平Buck变换器的变换器参数设计提供理论指导。

基于逆系统解耦的三电平Buck变换器反步滑模控制

多电平变换器因其可以降低开关管承受的电压应力、减小滤波电感和滤波电容体积,被广泛应用在直流微电网中。三电平Buck变换器的飞跨电容电压和输出电压存在耦合,是一个多输入多输出、强耦合的非线性系统。针对这一问题,提出一种逆系统解耦反步滑模控制方法。采用逆系统方法实现输出电压控制和飞跨电容电压控制的解耦,采用反步滑模法控制保证输出电压的稳定性和鲁棒性,通过状态反馈控制将飞跨电容电压平衡在输入电压的1/2处。仿真和实验结果表明,所提控制策略能使得飞跨电容电压和输出电压均具有良好的稳态和动态特性。

一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。

一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

带恒功率负载多电平Buck变换器逆解耦自适应滑模控制

针对带恒功率负载(CPL)多电平Buck变换器的强耦合问题及负阻抗特性引起的不稳定问题,提出一种逆解耦自适应滑模控制策略。建立带CPL多电平Buck变换器的非线性数学模型,基于逆系统方法证明系统的可逆性,并推导逆系统表达式,将模型线性化解耦为多个伪线性子系统,抵消负阻抗特性的影响。通过选取线性滑模面和指数趋近律以减弱滑模抖振,并将自适应机制引入到滑模控制中,进而为线性子系统分别设计自适应滑模控制器,进一步提高系统控制性能。基于李雅普诺夫理论对控制系统的稳定性和鲁棒性进行验证。与现有控制方法进行比较,仿真结果表明,所提控制策略具有更强的鲁棒性和优越性。最后,搭建原理样机进行实验对比,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于冗余矢量的T型三电平双向变换器中点电位平衡模型预测控制

T型三电平双向变换器因其具有损耗小、输出电能质量高等优势适合应用于低压交直流混合配电网互联等场景。针对T型三电平双向变换器存在直流侧中点电位不平衡等问题,模型预测控制因其易于实现多目标优化的特点具有良好的应用价值。为了解决传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)权重因子整定困难,中点电位控制效果不佳的问题,提出一种基于冗余矢量的中点电位平衡模型预测控制,利用冗余小矢量的特性实现对中点电位平衡的控制,避免了权重因子的选择。在此基础上,利用代价函数计算矢量的作用时间并预测输出最优开关序列,提升系统的稳态性能。最后,通过实验测试验证了所提策略的有效性。

基于状态分解的三电平变换器交错并联技术

三电平变换器交错并联技术是满足大容量和高功率应用的重要途径,但传统交错并联难以避免环流较大的缺点。此处提出一种基于状态分解的新型交错并联技术,将两个并联三电平变换器视为一个整体进行调制,利用传统的五电平空间矢量方法计算出相应开关状态。在此基础上,优先考虑系统环流的影响,将五电平状态灵活地分解为对应的三电平状态。相较于传统交错并联技术,所提出的方法在进一步减小输出电流谐波的同时,还能有效抑制环流幅值,并通过仿真和实验验证了新型交错并联技术的可行性与有效性。

智能型大功率双向三电平DC/DC变换器研制

此处首先从轨道交通装备“绿色、节能、环保”的技术需求出发,说明了设计大功率双向三电平变换器的必要性,并点出三电平相对于两电平拓扑的技术优越性;然后详细阐述了双向三电平DC/DC变换器的工作原理,并通过理论公式计算对200kW工程样机的关键部件进行选型;然后采用Matlab仿真软件搭建系统模型进行仿真,最后通过联调试验,证明了仿真波形与实测波形基本吻合,验证了双向三电平DC/DC变换器理论分析及计算的正确性。

基于SiC MOSFET三电平Buck变换器电压尖峰抑制研究

SiC MOSFET工作频率高,温度稳定性好,应用于三电平Buck变换器中可以减小系统损耗,提高系统效率,但SiC MOSFET的高频特性会使其开关过程中的电压尖峰更为严重。针对该问题,分析了三电平Buck电路SiC MOSFET开关过程及瞬态电压尖峰产生机理;在传统的充放电型RCD吸收电路的基础上加以优化改进,设计了一种低损耗型RCD吸收电路作为电压尖峰抑制方法。首先,对充放电型RCD吸收电路和改进后的低损耗型RCD吸收电路的工作原理及损耗进行对比分析;其次,搭建了三电平Buck变换器实验装置,对吸收电容和电阻进行参数设计;最后,通过实验验证了低损耗型RCD吸收电路的有效性、参数设计的合理性;结合理论分析和实验结果表明,相比于带充放电型RCD吸收电路,带低损耗型RCD吸收电路的三电平Buck变换器具有更低的损耗。

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。