一种APWM结合PFM降频的CLLC谐振变换器软启动策略

为减小CLLC谐振变换器在启动阶段的谐振冲击电流,提出一种不对称脉冲宽度调制(APWM)和脉冲频率调制(PFM)降频相结合的CLLC谐振变换器软启动策略。该策略由半桥APWM、全桥APWM和PFM降频等三个阶段组成。在半桥APWM阶段,开关管S1逐步增大占空比但保持最大开关频率;在全桥APWM阶段,开关管S4逐步减小占空比但保持最大开关频率;在PFM降频阶段,各个开关管固定占空比但逐步降低开关频率至谐振频率。在CLLC谐振变换器原理样机上验证了所提方案的可行性,同时与现有的软启动方案进行对比分析,仿真和实验结果表明,所提出的软启动策略能进一步减小启动阶段谐振电流。

基于LLC谐振变换器的LED混合调光控制策略研究

为实现大功率LED驱动电源宽范围调光,需要解决LLC谐振变换器轻载下增益失调问题。结合恒定频率变占空比非对称脉宽调制(APWM)控制的LLC谐振变换器存在可以降压控制区域的特点,提出分段混合控制新型调光策略。重载时,LLC谐振变换器采用脉冲频率调制(PFM)控制;轻载时,LLC谐振变换器则采用占空比小于0.5的APWM控制。搭建了一台额定输出功率1440 W,输出电压30~48 V的大功率LED驱动电源样机,实验表明样机调光范围宽、调光速度快,轻载时电流纹波小、工作稳定,验证了所提策略的正确有效性。

非对称级联多电平功率放大器的虚拟载波移相PWM调制策略

由N个相同H桥功率模块(H-bridge power module,HBPM)组成的传统级联H桥功率放大器(cascaded H-bridge power amplifier,CHB-PA)最多可输出2N+1的电平数,输出电平数直接影响功率放大器的正弦特性和保真性能。在级联HBPM数量相同的情况下,首先提出了一种非对称级联多电平功率放大器(asymmetrical cascaded multilevel power amplifier,ACM-PA);其次,为了与传统CHB-PA有相同HBPM数目的ACM-PA,提出一种虚拟载波移相脉宽调制(virtual carrier phase shift pulse width modulation,VCPS-PWM)策略,将输出电平数提高到6N-3;最后,通过仿真对比验证了所提出的ACM-PA和VCPS-PWM可以显著提高输出电平数,降低负载电流的总谐波失真,提高功率放大器的保真性能。

不对称电压下PWM整流器的控制策略

在电网对称情况下,传统的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制方式拥有良好的动态和稳态性能,但在不对称电网下存在显著的谐波功率,严重影响PWM整流器输出电压及输入电流品质。通过将不对称电压与电流进行对称分量法分解,提出了在正负序同步坐标变换下,电网正负序电压分别定向的矢量控制策略,来消除功率传输中的波动分量,以实现在电网发生不对称故障时稳定直流母线电压。以此控制策略为基础令负序输入电流为零得到另一控制策略,以实现在电网发生不对称故障时使输入电流正弦。仿真及实验结果验证了2种控制策略的有效性。

高压大功率三电平逆变器的SPWM数字化技术研究

数字化的正弦脉宽调制(digital sinusoidal pulse width modulation,SPWM),能够提高脉宽控制信号输出精度,缩短控制响应时间,增加系统安全稳定性。结合高压大功率中性点箝位(neutral point clamped,NPC)三电平逆变电路的特点,对其SPWM数字化过程中三角载波形成、正弦调制波发生、器件开关时间计算、开关状态组合配置以及脉宽信号故障诊断的数字化原理进行了研究。提出了简化的开关时间计算方法、完善的死区设置、通用的超调制原则以及故障信号高速闭锁的实现方法。最后利用DSP+FPGA+CPLD的新型结构实现了三电平逆变器的高性能数字化控制,仿真和试验结果证明了该文数字化构想的正确性和可行性。

矩阵变换器的谐波注入PWM控制策略

在矩阵变换器间接变换法等效的交直和直交2个虚拟的环节上,分别采用不控整流和谐波注入PWM(HIPWM)2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压是对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节HIPWM输出的电压波形的影响,利用开关函数概念推导了对HIPWM的调制波进行补偿的补偿函数,此控制策略的硬件实现电路非常简单。应用MATLAB/Simulink进行了仿真,仿真结果表明:应用HIPWM控制策略,矩阵变换器的电压增益能够达到理论最大值0.866,输出电压中不含低次谐波,验证了所提控制算法的正确性和有效性。

非对称混合多电平逆变器功率均衡方法

针对非对称混合多电平逆变器特点,提出一种锯齿载波交错相移混合调制方法,分析各功率单元输出电压的基波幅值关于调制度的非线性曲线,重构功率均衡约束曲线。以功率均衡约束曲线,推导出H桥单元导通角关于调制度的约束方程,在高低调制度阶段分别对功率单元进行动态的功率均衡调节。仿真对比数据表明,功率均衡后,消除了低调制度阶段功率单元输出分配的极端现象,在输出线电压质量不变的情况下实现了功率均衡。高调制阶段,在输出线电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)略有增加的情况下,解决了功率单元负荷不均问题。实验结果验证了功率均衡方法的可行性与有效性。

FPGA实现的改进不对称规则采样PWM脉冲发生器

大功率逆变器尤其是大功率中频逆变器的开关频率低,采用传统的规则采样脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)方法,会引入较大的延时,增加系统控制的难度。为减少SPWM数字延时,提出一种改进的不对称规则采样PWM方法,可以减小数字PWM延时。以两级级联H桥逆变器为例,对不对称规则采样和改进不对称规则采样引入的延时进行了分析。介绍了基于DSP和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的改进不对称规则采样PWM脉冲产生方法。最后以同一个400 Hz正弦信号为参考,同时生成了两种方法的PWM脉冲波形,得到了各波形基波分量与参考信号的相位差,实验结果验证了所提方法减小延时的有效性。

电网不对称故障下PWM整流器输入输出功率谐振控制

为提高三相脉冲宽度调制(PWM)整流器在电压不对称时的运行性能,分析了电网电压不对称故障下三相PWM整流器在同步旋转坐标系中的瞬时输入无功、输出有功功率模型,采用基于比例谐振(PR)控制器的功率补偿环节对整流器输入无功功率和输出有功功率波动进行补偿。比例谐振控制器能够对波动变量进行直接控制,因此,控制系统不包含对电流、电压的正、负相序分解过程,提高了系统的响应速度。提出的控制系统能够在电压单相30%跌落条件下,有效消除整流器输入无功功率及输出有功功率的2倍频波动,维持直流母线电压稳定和单位功率因数运行。与输入功率谐振补偿策略进行的仿真与实验研究对比证明了所提控制策略的可行性和有效性。

一种组合型中点SPWM采样方法的研究

提出一种组合型中点不对称规则采样法,只需在三角载波的波峰(或波谷)进行采样,利用数学中线性组合的原理构造出波谷(或波峰)的"采样点",再根据二分法的原理求得SPWM波开关点的时刻值。详细阐述了该方法的基本理论,并得出产生SPWM波开关点的运算方程。理论分析与仿真研究表明,与传统的规则采样法相比,该方法的SPWM算法更简单,采样点更少,开关点时刻值的误差和负载电流THD更小,且输出的基波幅值更大。所以,该方法对传统的规则采样法进行了优化,更加逼近了自然采样法的调制效果,易于在DSP上实现,并且运算速度快,具有良好的工程应用价值。

一种非对称三电平逆变器SVPWM调制方法

提出一种新型的非对称三电平逆变器,并采用空间矢量脉冲宽度调制策略作为调制方法。前级通过双Buck变换器为后级提供四路电平,后级逆变电路包括四路三相桥臂,在不同的开关组合下工作于非对称的三电平状态。非对称三电平结构降低了大电流时开关管所承受的电压应力,降低了后级逆变电路的开关损耗。分析电路的工作原理、调制方法,在Matlab/Simulink环境下建模仿真,仿真结果验证了该电路的有效性及其调制策略的可行性。

双向LLC谐振变换器混合控制策略研究

针对双向半桥LLC谐振变换器在脉冲频率调制(PFM)下存在电压增益范围较窄的缺点,研究了一种PFM-非对称脉冲宽度控制(APWM)混合控制策略。该策略在PFM的基础上,当电压增益小于1时,采用APWM进行输出电压调节,从而有效扩展了变换器电压增益调节范围,并且可以实现全范围零电压开关(AVS)。详细分析了APWM策略下变换器的工作原理、增益及软开关条件,并搭建了一台500 W实验样机,实验结果验证了该策略的可行性和优越性。

矿用变频器SPWM差模输出电压谐波分析

针对非对称规则SPWM采样的特点,计算得到了矿用VVVF变频器逆变桥开关控制变量的时域模型。运用双重傅里叶分析方法,对三相逆变桥差模输出电压进行了频谱分析,揭示了其基带谐波分量、载波带谐波分量及其相关边带谐波分量的频谱分布规律。基于Simulink搭建了非对称性规则SPWM采样变频器的仿真模型,制作了VVVF变频器实验样机,并在仿真和实验的基础上对理论研究结论进行了验证。

基于SPWM的采样法优化

论述了SPWM控制原理及目前广泛应用的几种采样方法,对比分析了这几种采样方法的优缺点。提出了基于比例计算进行采样的不对称优化规则采样法,使脉冲宽度较传统采样方法更接近于自然采样。基于不对称优化规则采样法,应用dsPIC30F3011控制三相ACIM进行试验验证。试验结果表明,采用此采样法控制电机,可靠性好,抗干扰能力强,电机运转更加平稳,有较大的应用价值。

一种基于现场可编程门阵列的数字存储组合式脉宽调制方案

对脉宽调制(PWM)的一种非对称规则采样原理进行研究,给出了宜于在线运算的简便算法,并在此基础上提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的锁相同步型PWM调制器的数字化实现方法。该方法以FPGA及ROM作为可编程定时器,高开关频率基本固定,调制比与相位、频率可以分别独立控制,特别适用于PWM可逆整流器。由于整个系统是由一片FPGA来控制,节省了大量的模拟器件,简化了电路板的设计,提高了系统的灵活性、精确性和可靠性,而且利用FPGA的在线系统编程功能,使系统的升级换代十分方便。实验结果表明,该方法具有响应速度快、实时性强、可靠性高等特点。

永磁直驱型风电机组两类故障的穿越技术

为了提高永磁直驱型风电机组的并网性能,分析永磁直驱型风电机组的基本结构,讨论应用于永磁直驱型风电机组的各种低电压穿越技术,变桨距控制,增加功率开关器件的额定容量,网侧加装辅助变流器,STATCOM运行模式控制,不同位置加装撬棒Crowbar耗能元件,加装超级电容器,储能电池或超级电容器与储能电池组合,连接点出现事故性不对称故障时,改进网侧变流器的控制策略,配合撬棒Crowbar保护电路控制机组的功率平衡,实现不对称故障穿越。文中分析的各种故障穿越技术为后续永磁直驱型风电机组并网能力的提高有一定的理论指导。

基于改进SVPWM策略的双直流端口整流器功率分配方法

研究了一种三相三端口AC-DC变换器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略及功率分配方法,可用作独立新能源供电系统中的接口变换器。该变换器通过蓄电池与新能源装置的协调配合,可以平衡新能源装置固有的功率波动。变换器拓扑形式与传统T形三电平AC-DC变换器类似,分离出直流侧的一个分压电容作为蓄电池端口,交流侧与直流输出、蓄电池端口之间均为单级功率变换。沿用传统SVPWM策略,分析得到不对称三电平工况下的改进型SVPWM策略。通过分析开关矢量对应的功率流向,说明调节矢量作用时间可以实现2个直流端口的功率分配,并得到功率分配的闭环控制方式。对变换器的功率调节范围、电感电流纹波、功率密度等特性进行了详细分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和变换器在效率方面的优势。

非对称半桥式开关电源的分析与设计

非对称半桥电路拓扑采用脉冲宽度调制技术,具有易实现零电压开关的优点,可广泛应用于家用电器,汽车电子等领域中。文中首先介绍了非对称半桥电路的工作原理,接着对其进行了稳态分析,重点给出了一个非对称半桥式开关电源的设计过程。考虑到拓扑结构参数和零电压开关的影响,对电路的输出电压进行了修正。此外,谐振电感和死区时间是确保零电压开关实现的两个重要参数,文中给出了其实际的设计过程,并通过仿真证明了其实现的可行性。

基于双环控制的LLC变换器性能优化

为了提高宽范围输出电压调节能力和轻载效率,在具有倍压整流器的LLC串联谐振中采用非对称脉冲宽度调制(APWM),加入反馈控制器以获得适当的交叉频率和足够的相对稳定性;同时引入锁相环控制技术(PLL)追踪谐振频率,组成两级控制环路。另外,考虑到高开关频率下次级侧漏感会影响输入输出电压增益,在模型中加入次级漏感以降低整流二极管的反向阻断电压,提高建模的精确性。仿真和实验验证了理论分析的正确性以及控制策略的可行性。

负载不平衡条件下双PWM换流器控制策略

为解决低压配电网因负载不对称引起的输出电压不平衡问题,本文在传统的双脉宽调制PWM换流器基础上,设计了一种逆变侧四桥臂的换流器结构。该结构保留了整流侧的基本控制方法;逆变侧在对比传统电压电流双环控制的基础上,研究了一种改进双环控制策略,首先采用复系数滤波器实现对正、负序分量的分离和提取,然后通过设计正、负序电压同步控制取代传统的电压外环单独控制。通过改进的双PWM换流器,不仅能实现网侧背景谐波的有效隔离,更能消除逆变侧因负载不对称而引起的电压不平衡问题。通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略行之有效。