基于平均电流控制的恒功率控制电路设计

为解决HID灯的老化及灯的伏安特性变化引起的功率漂移问题,基于Buck降压变换器的平均电流控制模式,设计并制作了一款具有恒功率控制能力的数字控制电子镇流器驱动电路,包含两个控制环路:内电流环路用于维持稳定驱动,外功率环路用于维持灯在其使用期间的功率恒定,并根据Buck降压变换器DCM模式下的小信号模型,以PI算法作为数字补偿器,完成补偿环路设计,保证电路输出稳定性。为抑制声共振,该电路结构采用三级式结构的电子镇流器,以低频方波驱动。设计和测试结果表明,该电子镇流器驱动电路可实现450 W的恒功率控制,误差值小于3%。该电子镇流器驱动电路结构简单,可靠性高,可适用于450 W HID灯驱动。

电力电子变压器集成变流器系统控制方法

电力电子变压器集成变流器系统应用于轨道交通车辆,其输入直接连接牵引网,输出连接牵引电机和辅助供电负载,能量双向流动,单位功率因数运行。该文首先分析单相单级PWM整流控制策略,给出在旋转坐标系下的PI控制器参数设计方法,并将该单级整流控制策略应用于52级级联单相AC/DC变换器;然后仿真分析中间级高频隔离CLLC谐振变换器启动瞬态过程;最后分析三相级联DC/AC输出电压THD特性。结果表明,该系统输入电流总谐波畸变率(THD)低于1%,功率因数大于0.99,输出电压THD低于3.50%。

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。

大功率电力电子负载并网变换器的设计与改进

电力电子负载是一种灵活、节能地考核电源质量的装置,其并网变换器将测试能量高质量馈回电网。依据电路模型首先建立控制系统,结合系统工况对直流环节电压谐波分布情况进行分析,为抑制其对馈网电能质量的影响,通过对比陷波、低通、均值3种滤波器效果,并最终采用稳态特性最优的改进均值滤波器。为抑制大容量电容和均值滤波器等大惯性环节对系统动态性能的影响,基于有功功率平衡思想建立了小信号模型和相应的前馈控制方案,有效抑制了输入电压、电流和电网电压扰动对系统的影响。改进重复控制器作为电流环控制器提高电流跟踪精度和馈网功率因数。实验和仿真结果验证了所做分析的正确性和控制方法的有效性。

三相电力电子负载谐波分析与抑制

三相电力电子负载在系统不平衡或模拟不平衡负载、非线性负载的工况下,直流母线会包含丰富的谐波电压,这些谐波分量通过PWM调制过程和电压外环控制器会引入到并网指令电流中,导致馈网电流质量的下降。针对这一问题,根据瞬时功率理论,建立了三相电力电子负载功率平衡方程,推导出三相电力电子负载在不同工况下直流母线谐波电压的表达式,揭示了负载模拟变换器和并网变换器对直流母线电压的影响机理,并提出一种基于滞环控制的直流电压控制方案,以抑制直流母线谐波电压对并网输出电流的影响,改善馈网电流的质量。仿真和实验都验证了理论分析的准确性以及谐波抑制方法的有效性和可靠性。

能量回馈型电力电子负载的控制方法

提出一种新颖的基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)能量回馈型电力电子负载主电路拓扑。其由背靠背H桥构成,负荷侧变流器采用H桥级联以提高电压等级,并网侧变流器采用H桥并联以提高电流容量。网侧变流器和负荷侧变流器采用解耦控制方法,负荷侧变流器采用PQ解耦控制模拟负载消耗功率;网侧变流器采用直流电压稳定并保证并单位功率因数并网,并将负荷侧吸收的有功功率馈送回电网。建立基于PSCAD/EMTDC软件的电力电子负载仿真模型,设计制作一台400V/100kVA低压原理样机进行实验验证,仿真和实验结果表明提出的电力电子负载的主电路拓扑和控制方法是有效可行的。

基于LLC谐振变换器的电力电子牵引变压器控制策略研究

采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向流动的工作原理及变换器增益特性,提出采用变频控制实现功率双向流动的控制方法。为解决系统的功率平衡问题,提出一种基于LLC谐振变换器的功率平衡控制策略。该方法前级级联H桥变换器只进行基本控制,通过对后级LLC谐振变换器进行电压平衡控制,从而实现系统的功率平衡。搭建电力电子牵引变压器仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明所提出的控制策略能够实现功率双向流动,且各功率单元的传输功率保持一致,实现了系统的功率平衡。

三相电力电子负载并网变换器研究

提出一种三相电力电子负载的主电路拓扑,其中的并网变换器一方面将模拟负载变换器发出或吸收的有功功率高效的回馈电网,另一方面还具有一定的补偿被试电源所产生的无功及谐波的能力。应用一种新型的变步长自适应算法对被试电源输入电流谐波进行检测,同时,基于静止同步坐标系,设计一种重复控制器+PI控制器串联的复合控制器对并网电流指令进行跟踪。仿真及实验证明,检测系统具有较好的检测精度及动态性能,应用该控制方法,系统对于并网电流指令具有较小的稳态跟踪误差以及较好的动态响应,同时,电网电流具有单位功率因数及较低的谐波电流,包含被试电源在内整机效率可达75%以上。

基于LLC谐振变换器的电力电子变压器

提出了一种基于LLC谐振变换器的三级型降压式电力电子变压器(PET)拓扑结构。所述结构的输入侧高压级为二极管钳位三电平整流电路,以降低开关器件耐压等级;隔离级采用了三电平LLC串联谐振型DC/DC变换器,其每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且在全负载范围内工作在软开关状态,可降低PET的损耗,提高其效率;输出侧低压级为两电平三相四桥臂逆变电路,以应对大量存在的不平衡和非线性负载。对所述的PET结构进行了控制方案设计,并做了仿真研究。仿真结果表明:该PET结构在实现了传统变压器隔离、变压和能量传递等功能的基础上,还具备电能质量调节功能,可有效避免系统与负载之间因不平衡或畸变而对彼此产生的影响。

模块化电子模拟功率负载系统的设计

介绍电子模拟功率负载系统的基本原理,详细分析了单元模块的设计和控制策略,通过实验,验证了该系统能有效实现电能馈网,功率因数趋近于-1·0,电压和电流谐波满足IEEE—519标准。

电力电子非线性负载数字化实现方法

针对电力电子负载模拟非线性负载算法中存在的计算繁琐、准确度不高的问题,提出一种数字化实现方法。该方法是依据三相不控整流桥输入电压瞬时值与直流侧电压的数学关系以及二极管的导通条件,获得其七个工作阶段的判定条件,再利用后向差分法数字求解不同工作阶段的电路微分方程。得到三相不控整流桥的输入电流,作为负载模拟变换器电流环的控制指令信号,并在αβ坐标系下采用比例谐振控制器跟踪交流参考电流。仿真及实验结果表明了所提出的方法具有计算简洁,准确度高,响应迅速等特点。

基于线路观测器的孤岛运行微电网改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源(DG)难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进下垂控制策略来降低分布式电源功率的功率分配偏差;最后,通过Matlab/Simulink搭建模型来进行仿真。仿真结果表明,在不同线路阻抗工况下,所设计的线路阻抗观测器能够准确辨识等效线路阻抗值,基于其辨识值的改进下垂控制策略可有效补偿不匹配线路所引起的电压降,从而大幅降低微电网中不同DG无功功率分配的偏差,使得无功功率功率在不同DG间得到合理分配。因此所提出的改进下垂控制具备良好的动态和稳态性能,且保证了DG单元的即插即用性。

零电压开关多谐振三电平直流变换器的控制策略

零电压开关多谐振三电平直流变换器具有功率器件电压应力低、实现软开关范围宽、输出滤波器小的优点。该变换器的两只开关管采用相位差π脉冲频率调制的控制方式。该文将介绍交错控制方案的实现。在实际应用中由于控制电路和／或驱动电路有差异,使得两只分压电容不均压,该文提出一种均压方法,细微地调节开关管的关断时间,确保分压电容均压。论文最后给出实验结果,以验证上述方法的有效性。

混合级联式电力电子变压器拓扑结构及控制策略

对现有的几种典型电力电子变压器(power electronics transformer,PET)拓扑结构及优缺点进行分析,在此基础上,将谐振变换器及两电平方波变换器引入到传统级联型电力电子变压器,提出一种适用于中高压配电网的新型电力电子变压器拓扑结构。与传统PET相比,所提拓扑的优势在于可以显著减少体积,提高运行效率,并能够灵活切换于纯有功模式及无功补偿模式。对所提拓扑结构及工作原理进行了详细的论述,并建立了系统的交流侧及直流侧的平均模型;在此基础上,结合谐振变换器的工作特性提出了一种单级统一控制策略,简化了PET的控制系统。搭建了10 k V/1.5 MW的PET仿真系统,仿真结果表明了所提拓扑结构及其控制策略的可行性和有效性。

机车电源测试用电子负载研究

为节约能源和提高测试准确性,针对机车电源出厂测试设计一种能量回馈型交流电子负载。介绍此电子负载主电路拓扑与主要功能,分析起能量传递作用的中间直流母线电容控制要求和谐波产生原因,设计两级PWM变换器控制方案,采用电压外环电流内环双闭环控制结构,基于TMS320F2812DSP搭建系统控制电路。试验结果,表明设计的电子负载能准确模拟各种负载特性并将能量回馈至为被测试机车电源供电的直流供电电源。

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用于电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用在电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用 UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。

谐振开关电容DC-DC变换器单周控制策略

提出了一种单周期控制的谐振开关电容变换器。对运用单周控制技术与PWM控制的谐振开关电容变换器进行了对比仿真分析。单周控制比较适合用于直接控制谐振开关网络的电荷量,而且计算、设计方法简便,具备良好的动态响应和抗电源干扰强等优点。对仿真分析结果进行了对比试验验证。

基于模块化多电平变换器（MMC）的UPFC新型环流抑制方法

在电力电子领域,针对模块化多电平变器(modular multilevel converter,MMC)在统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)中应用时存在严重的环流谐波问题,分析平均电容电压控制模型,总结优缺点,给出数字控制改进方法。该方法在平均电容电压控制模型中加入环流直流电压提取环节以及准比例谐振的二倍频消除环节。针对改进部分,综合考虑稳定裕度和稳态精度后,在离散域中给出参数设计方法。最后,在MMC样机上分别对改进前后的控制方案进行实验。实验结果表明,改进后的方案具有良好的子模块电容电压均衡效果及环流中低频二次谐波抑制能力可验证方案的有效性以及参数设计的合理性。

基于谐振式三电平半桥直流变换器的电力变压器拓扑结构

针对现有的几种典型电力电子变压器(PET)拓扑结构对电网电压暂升骤降的变化抑制能力较弱,无法保证负载电压的恒定,提出一种基于谐振式双侧三电平半桥直流变换器的电力变压器拓扑结构。该系统输入级使用三相三电平PWM变换器,有效确保了交流电网输入的电流和电压维持波形正弦及直流侧电压恒定,功率因数可调,降低了电路元件的耐压等级。隔离级采用LC谐振式的半桥三电平DC-DC变换器,该变换器可有效降低电路损耗,提高电能质量。在此基础上,结合系统的工作特征在本系统输入级、隔离级和输出级引入闭环控制策略,提高了电路的稳定性,保证了系统的输出电压的恒定,抑制了输入级电压突变对输出的影响。仿真结果验证了该方案的可行性和有效性。