隔离型双向AC-DC矩阵变换器闭环控制方法研究

根据隔离型双向AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC Matrix Converter,IAMC)没有中间电容缓冲环节,输入和输出变换器控制之间存在耦合,研究提出了IAMC两级功率变换器的控制方法。通过对全桥变换器进行闭环控制进而实现对直流侧输出电流和功率的直接控制;三相-单相矩阵变换器实现对有功和无功功率的独立控制,以满足网侧功率因数的高精度控制。所提控制策略有效降低了两级变换器的耦合强度,保证了系统的良好性能。在MATLAB中进行仿真,结果表明,所提出的控制方法在使系统电能质量得到提高的同时,可以实现单位功率因数可调,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于扩展移相的隔离型AC-DC变换器零矢量PWM调制策略

传统隔离型双向AC-DC变换器多为两级式结构,变换器效率低、控制系统复杂,现有的单级式解决方案通常依赖大量实时计算,难以兼具低电流应力、宽软开关范围和高功率传输能力特性。为此,该文设计基于双有源全桥的新型单级隔离型双向AC-DC谐振变换器,提出一种含有零矢量的复合频率调制策略。从高频开关周期入手,利用数学推导,证明所提方案在实现自动功率因数校正功能的同时,可降低开关器件的开关频率,免除附加吸收电路,实现交直流全桥的软开关,且几乎无功率回流,从而有效提升变换器的功率传输能力,所提单变量调节方法简化控制系统设计。最后,搭建额定功率为450W的仿真和实验平台,证明理论分析的正确性和调制策略的可行性。

双向隔离型AC-DC矩阵变换器的双极性SVM调制分析

首先介绍双向隔离型AC-DC矩阵变换器工作原理及能量流动方向的影响因素,然后详细分析双极性电流空间矢量调制方法的实现原理,最后设计了PI直接功率控制器用于调节充电电流。实现了单位功率因数控制和电网电流低谐波失真率,并通过仿真验证了设计的正确性。

矩阵式隔离型双向AC-DC变换器控制策略

针对矩阵式隔离型双向AC-DC变换器,提出一种控制策略,即前级矩阵变换电路和后级全桥电路的调制策略以及矩阵变换器双向开关的换流方法。其中,前级矩阵变换电路的调制基于双线电压调制思路,对扇区进行重新划分,调整和优化开关状态选择,以满足简化换流需求,后级全桥电路根据前级矩阵变换电路的调制策略,配合前级调节脉冲宽度进行协调控制,双向开关换流采用基于交流电压相对大小的两步换流方法。仿真和实验结果表明,在整流和逆变模式下,矩阵式隔离型双向AC-DC变换器均能保证网侧电流正弦,功率因数接近于1,输出电压电流可以保持恒定。由此证明,提出的控制策略,可实现变换器能量双向变换,且输入输出性能优良。

井下照明电源的新型单级三相高频隔离AC/DC变换器设计

应用电力电子变压器可以实现煤矿井下660V/127V的电压变换,作为照明电源使用。为了简化电力电子变压器的结构,降低电路损耗,文章介绍了一种新型的单级三相高频隔离的AC/DC变换器及其控制方法———采用一个功率变换级同时完成PWM整流及高频隔离DC/DC变换,并且通过软件仿真验证了该拓扑结构的可行性。最后,在此基础上完成了小功率电路的样机实验及相关结论分析。结果表明,该变换器可以应用于煤矿井下照明电源的设计中。

基于移相全桥技术的PFC三相四线AC/DC变换器

基于全桥移相(PSFB)控制技术,提出一种可实现交流输入与直流输出隔离的三相四线AC/DC变换器。对基本结构进行了理论分析和实验验证。理论和实验表明该变换器有效提高功率因数,明显改善滞后臂的软开关。

输入不平衡下隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略研究

为降低隔离型AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC matrix converter,IAMC)在输入不平衡下网侧有功功率波动,以及抑制网侧LC滤波器的谐振,提出一种基于有源阻尼的无差拍直接功率控制策略。该策略利用网侧电流及其延迟分量来计算IAMC输入侧滤波器电容电压,省去了传统有源阻尼控制的高精度电压传感器,降低了硬件成本损耗,且无需进行旋转坐标变换以及锁相环,运算量较小。仿真结果表明:所提控制策略在输入电压不平衡工况下可有效抑制网侧电流谐波,降低系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,且具有较好的动态性能。

一种新型单级无电解电容AC-DC高频隔离变换器

针对现有车载式充装置存在的大量电解电容影响变换器使用寿命的现象,提出了一种新型单级AC-DC高频隔离式无电解电容变换器。所提单级拓扑输入端无二极管整流桥,同时直流母线不存在电解电容。所提变换器拓扑单元中的两个全桥单元不仅可以实现功率因数矫正,而且可充当隔离式DC-DC变换器的初级侧电路。该结构可有效降低磁化电流的大小,从而减小变压器体积和减少多余的磁芯损耗。另外,该变换器可实现开关ZVS导通和ZCS关断。最后,通过搭建一台3 kW的实验样机,以验证所提变换器的有效性和可行性。

基于虚拟频率的隔离型双向AC/DC变换器最小电流应力控制策略

针对隔离型双向AC/DC变换器提出一种基于虚拟频率的最小电流应力控制策略。首先,分析了三重移相(triple phase shift,TPS)控制方法的开关特性,并设计了基于TPS的移相全桥最小电流应力控制算法。然后,针对输出功率与移相比呈非线性的特点,提出虚拟频率控制方法,该算法不仅可以将非线性控制简化为线性化,还可实现交直流变换器单级转换,有效减小中间母线电容,降低系统电流应力。最后,基于TMS320F28335的实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证。实验结果表明,当功率双向传输时,所提控制策略能有效地减小变换器的电流应力。

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。

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器研究综述

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器以单级式的结构可实现高频电气隔离、单位功率因数控制、双向电能传输和升降压变换,在微电网母线电压变换、储能装置功率变换等场合均具有重要的应用。文章基于电路拓扑、调制策略2个方面详述变换器的研究现状,分析各类拓扑和调制方法的工作原理和应用特点,总结拓扑结构机理和衍生方法,归纳考虑变压器伏秒平衡的空间矢量调制策略步骤。最后,从新型半导体器件的应用、软开关的实现和可靠性的提高3个方面对变换器的未来发展趋势进行展望。

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。

低压直流高频隔离AC/DC变换器寿命评估

AC/DC变换器是联系交流配电系统与直流用电系统的重要纽带,实现交直流配用电的功率交换,其寿命对末端连续可靠用电起主导作用。基于物理失效的方法,多方面地综合考虑了变换器的任务剖面、环境温度和承受的电热应力,量化地评估低压直流高频隔离AC/DC变换器的寿命。解析了变换器可靠性机理,探明了其薄弱环节,并分析了冗余配置对变换器寿命的影响。最后,算例分析表明,无冗余配置时VIENNA整流器中二极管D1是高频隔离AC/DC变换器的最薄弱位置;配置1个冗余AC/DC模块变换器的寿命能提高2.35倍,此时薄弱环节转移为高频隔离DC/DC变换器输出侧直流支撑电容。

高效率高隔离AC-DC开关电源研制与应用

本文介绍了一款"高效率高隔离AC-DC开关电源"的研制应用过程。基于电源同步整流技术,在较小体积内实现了满足5000W输出功率的高效率高隔离AC-DC开关电源;并具有输出过流和短路保护、输出过压保护、开/关机控制、维修性高等功能特点。

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流系统快速建模及有效性分析

为提高大规模交直流系统PSCAD/EMTDC仿真模型建立的效率,基于PSS/E数据文件,提出了一套系统快速建模的程序化流程。给出了PSS/E和PSCAD/EMTDC之间关键元件的模型对应关系,并描述了快速建模的详细过程:先提取元件连接、元件参数等信息,通过区域判据和电压分层实现网络模块化,再结合坐标变换完成整个网络在各子模块下的布局、元件模型的建立及各参数的设定,最后,通过自动布线生成PSCAD/EMTDC仿真模型。仿真结果表明,在稳态、直流闭锁和交流对称故障下,转换前后的系统稳态和暂态特性相一致,该结果验证了快速建模方法的有效性;在交流不对称故障下,模型转换前后的机电暂态与电磁暂态特性不一致,这表明了机电暂态仿真程序的局限性和电磁暂态仿真程序的必要性。

直流电源交流窜入量监测的技术分析与验证

阐述从直流电源交流窜入的故障类型、原因分析出发,对直流电源系统中交流窜入量的监测技术原理进行底层分析。探讨直流电源交流窜入量监测装置的构成、实现原理,并进行试验验证,为直流电源交流窜入的故障监视提供设备技术基础。

具有直流故障清除能力的MMC子模块关键性能研究

由于直流故障熄弧问题,柔性直流系统中、大容量直流断路器的商业应用尚不成熟。利用换流器自身实现直流故障自清除成为未来柔性直流系统直流故障隔离的主要手段。针对近年来国内外学者提出的各类具有直流故障自清除能力的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块,该文对其关键性能进行了详细的分析比较。通过理论计算,分析了各类子模块的故障隔离速度和交流源阻断能力,并通过仿真进行验证。此外,从投资成本和附加功率损耗两个角度,结合算例分析,对各类子模块的经济性进行了分析比较。所取得的研究成果能够为工程实际中换流器子模块的选择提供理论依据与参考。

基于移相全桥的三相四线PFC变换器的理论和实验

该文基于移相控制全桥技术,提出一种三相四线功率因数校正 AC/DC 变换器。把中线接到全桥的滞后臂,利用交流输入电感的能量改善全桥滞后臂的软开关,而不需要附加其他元器件,因而不引起占空比损失。该 boost 型变换器在较低应力下工作,因此更利于提高功率因数。输出有高频变压器隔离。利用二重 Fourier 级数分析了交流输入电流的频谱,设计了交流输入滤波器。制作了一台样机以验证理论分析。

多脉波整流技术综述

给出了多脉波整流系统的定义及分类;然后根据移相变压器的不同,系统地分析了12脉波、24脉波和36脉波整流系统的优缺点。分析了多脉波整流系统直流侧谐波抑制方法的研究现状。讨论了提高多脉波整流系统性能的方法,并分析了负载性质对这些方法的影响。对若干需要研究的问题进行了展望,特别分析了多脉波整流系统应用中的关键性问题。

500kV固态Marx发生器IGBT多路驱动高压隔离供电电源的设计

为了解决固态Marx发生器中IGBT驱动供电问题,提出了一种具有高电压隔离的多路供电电源设计,首先对IGBT开关驱动供电的需求进行了分析,提出了供电电源设计方法,采用直交直转换供电方式,隔离使用级联变压器与原边多匝变压器。经过多次试验,验证了该设计方法可行,最后介绍了电源悬浮供电的特殊工作模式与关键技术工艺,并给出了实验数据波形,结果说明该种结构的电源性能稳定,满足隔离供电的要求,并且有良好的应用前景。