基于AC-Link的高增益AC-DC变换器拓扑设计及控制算法

以AC-Link^(TM)能量变换的方式为基础,对变换器的拓扑结构和工作模式进行了改进,使谐振电路得以工作在双极性模式下,并基于新拓扑设计了相应的换流时序和控制算法,增强了变换器对三相输入电压波动的适应性,使其具备了理论上任意倍数的升压能力和高输入功率因数。利用Matlab/Simulink搭建了30 kW仿真模型,仿真结果显示,在三相电网输入、变压器变比1∶1及阻性负载的条件下,输出电压达到3 kV,升压能力达到了6倍。这表明该变换器具有大范围输出电压工作的能力。

基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器控制算法

介绍了一种基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器拓扑结构,用状态平面分析法对串联谐振电路在Buck模式和Boost模式下工作过程进行分析。该方法相比于传统的基波等效分析法具有直接、精确和求解简单的特点。给出了详细的推导过程,提出了一种控制算法。建立了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明,该控制算法能够实现Buck和Boost的功能,能够得到稳定的输出电压,输入电流谐波含量低的特点,可以实现变换器在较宽的范围内调节输出电压。

并联谐振AC-link三相AC/AC变换器仿真研究

基于AC-Link技术的充电电源具有高效率、高功率密度等优点,可作为高功率微波系统的初级能源。针对三相AC/AC能量变换的需求,仿真研究了一种基于AC-Link并联谐振技术的三相AC/AC变换器。给出了并联谐振AC-link三相AC/AC变换器的拓扑结构;分析了控制原理;阐述了16模式的具体控制过程和软开关切换的实现方法;明确了开关切换时间的计算方法;搭建15kW仿真平台分析了不同负载要求下的能量变换过程。结果表明:该变换器可以实现固定输出的能量变换,并且输出电压、频率可调;输入/输出电流波形均为正弦,输入功率因数为1;控制方法正确有效,实现了软开关切换。

一种ZVT双PWM变换器的拓扑与实验研究

在分析比较现有几种ZVT逆变器结构的基础上,应用其中最简便的一种ZVT拓扑构造一个双PWM变换器主电路,并采用优化的SAPWM模式对该双PWM变换器的动作模式、控制策略作了理论分析和实验研究。该ZVT辅助谐振电路结构简单,控制方便,且由于辅助谐振电路仅在变换器双三相桥臂上的功率开关器件开通的前若干μs时间内进行软开关工作,其功率损耗很小,从而提高了系统的效率。采用本拓扑的双PWM变换器无论从电网输入的电流波形、功率因数,还是变流器输出的电流波形都保持着良好的性能,从而证明了本拓扑结构和控制方法的正确性。

单相高频隔离双向DC/AC变换器谐振控制

对带阻性负载的双功率方向单相高频链(HFL)DC/AC变换器的谐振控制方法进行了探讨。谐振控制器与结合钳位电路的调制方法相配合,消除了内部的电压过冲现象,实现了对输出电压的快速、精确控制。对该高频链变换器在连续时间域进行了建模,并根据该模型设计实现了该变换器的谐振控制方法,分析了该控制器的稳定范围,与该变换器的调制方法相配合,实现了在负载变化、输入电压变化等干扰下对输出电压的零误差控制。实验验证了所设计谐振控制方法的有效性。

高频隔离型AC-DC环节直流侧阻抗建模与稳定分析

为了解决高频隔离型AC-DC环节阻抗建模问题,提出一种电压源型变换器(voltage source converter, VSC)与LLC谐振变换器集成耦合设计成的高频隔离型AC-DC环节(voltage source converter cascade LLC resonant converter,VSC-LLC)直流侧小信号阻抗模型的建模方法,此方法首先结合在近似谐振点工作模式下LLC谐振变换器的恒增益电压钳位功能,实现单级统一控制策略,将VSC与LLC视为一级;在此基础上,结合基波近似法下LLC谐振变换器的4阶小信号模型,建立了VSC-LLC系统小信号模型,进而推导出直流侧阻抗模型,突破双级系统阻抗建模。最后基于Matlab/Simulink搭建VSC-LLC非线性时域仿真系统,仿真结果验证了所提VSC-LLC直流侧阻抗建模方法的正确性,并分析了电路参数和控制器参数对直流侧阻抗的影响,为基于高频隔离型AC-DC环节微电网的阻抗稳定性分析提供了理论基础。

一种高效率三相逆变器拓扑结构及其实现方法的实验研究

对一种软开关三相SPWM逆变器的控制策略及实现方法作了详细的实验研究。该软开关三相逆变器的辅助谐振电路仅使用1个功率开关器件和6个二极管,电路结构简单,控制方便,而且由于该辅助谐振电路仅在逆变器三相桥臂上的功率开关器件需要开通的前若干微秒时间内软开关工作,其功率损耗很小,从而提高了系统的效率。实验结果证明了本控制策略的正确性。

基于高频交流链接的新型充电技术研究

分析研究了基于高频交流链接技术的新型充电结构,给出了该种充电结构的工作原理,并利用Matlab中的Simulink仿真模块对该结构进行了仿真研究,仿真结果表明通过高频交流链接技术构建的充电电源网侧电流波形近似为正弦波、与网侧电压相位差为零,具有高的功率因数和低的谐波含量,能够维持三相平衡运行。同时基于高频交流链接技术的充电电源能够实现恒流充电和恒功率充电两种充电模式。

基于交流链接技术的LLC谐振变换器数字控制方案

阐述基于交流链接技术的LLC谐振变换器数字控制方案。与传统的AC-DC变换器相比,不需要中间储能的交流链接技术(AC-Link)与LLC谐振可以让电源在保持高功率因数和功率密度的同时,具备宽增益范围。针对基于AC-Link技术的LLC谐振变换器由于控制策略计算难度较大,限制了变换器工作频率的问题,探讨以TMS320F283xS芯片作为DSP控制核心,设计了一套运用于变换器的数字控制方案,并使用控制率加速器(CLA)进行了优化。通过实验平台对所提出的数字控制方案进行了验证。