一种低输入电流总谐波畸变率的三相Buck整流器不对称调制策略

传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相Buck整流器没有考虑直流链电流纹波对输入电流的影响,且在扇区切换点处输入电流存在严重畸变,导致输入电流总谐波畸变率(THD)升高。该文分析直流链电流纹波对三相Buck整流器输入电流的影响,分析输入电流扇区切换点畸变产生的原因,提出一种新型不对称SVPWM策略,显著降低了三相Buck整流器的输入电流THD。最后,通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性以及所提调制策略的有效性。

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。

基于虚拟阻抗的三相Buck整流器输入不平衡控制策略

三相输入电压不平衡时,传统双环控制三相Buck整流器的输出电压存在二倍频脉动,输入电流发生明显畸变,严重影响整流器的性能和可靠性。为抑制输出电压脉动和输入电流畸变,该文通过建立三相Buck整流器在两相静止坐标系下的等效电路模型及功率传输数学模型,分析输出电压二倍频脉动及输入电流畸变产生的机理,在此基础上提出一种基于虚拟阻抗的输入不平衡控制策略,最后通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200~400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。

Buck型三电平AC-AC变换器控制策略研究

详细分析了Buck型三电平AC/AC变换器拓扑结构和工作原理,提出了一种在联合输出电压和飞跨电容电压控制的基础上结合输入电压极性判断的控制策略,实现了输出电压和飞跨电容电压的闭环控制,并研制原理样机对该控制策略进行了验证。实验结果表明,采用该控制策略的Buck型三电平AC/AC变换器具有结构简单、易于实现、波形品质好等优点。该变换器相比于其两电平变换器,可以使开关管的电压应力减小一半,并大大减小输出滤波器的大小,适用于高压大功率场合。

基于四开关Buck-Boost的三模式平滑切换控制策略

四开关Buck-Boost电路因其独特的优势适合应用在宽电压输入的场合。在传统的三模式切换控制策略中加以改进,提出一种带输入电压前馈的改进三模式切换控制策略,并推导了在各个模式下的前馈函数,使其可以在输入电压变化时能很好地稳定输出。通过检测输入电压自动判断使用不同的前馈回路。传统控制方法在Buck模式和Boost模式切换至Buck-Boost模式时,输出电压在切换点处会跳变,通过合理设置Buck模式和Boost模式的参考电压,使系统在模式切换时消除切换点处的电压跳变。在MATLAB/SIMLINK中搭建仿真模型,验证改进型三模式平滑切换控制策略的可行性。

输入电压前馈型三环控制Buck变换器研究

为了提高Buck变换器的输入与输出电压响应速度、稳压精度和抗干扰能力,提出了输入电压前馈+平均电流反馈+输出电压反馈型三环控制方式。在基于峰值电流反馈型的V^2C三环Buck变换器基础上修正了拓扑结构:引入输入电压前馈环节,修正双电压反馈型为电压前馈+电压反馈型,改进峰值电流反馈型为平均电流反馈型,形成了新的三环控制方式的Buck变换器拓扑结构;通过分析工作原理和推导有源-无源开关对等效模型,构建了整体小信号模型,获得了传递函数;采用Pspice软件搭建模块与编程,将新型三环控制方式与峰值电流型V^2C三环控制方式进行时域、频域对比仿真分析验证,表明提出的三环控制方式其输入与输出电压响应速度、稳压精度和抗干扰能力均优于后者。

共模滤波器对三相Buck整流器的影响

以三相Buck整流器为研究对象,研究了共模滤波器对三相Buck整流器的影响。基于电流型空间矢量脉宽调制,推导了三相Buck整流器开关管导通时间表达式。分析了传统三相Buck整流器的模态和缺点。通过研究带共模滤波器三相Buck整流器的模态,详细分析了加入共模滤波器对输入电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)的影响。最后,通过试验证明加入共模滤波器能明显减小三相Buck整流器的输入电流THD。

一种独立光储发电系统用宽输入范围非隔离三端口变换器

针对独立光储发电系统中光伏电池输入电压的不稳定性,提出一种能够在大于和小于储能端口电压范围内工作的宽输入范围非隔离三端口变换器,可以实现光伏电池、蓄电池和负载之间的能量流动和功率平衡。该文所提变换器是由传统的Buck、Boost和Buck-Boost变换器分别与双向升降压四开关Buck-Boost(FSBB)变换器进行组合得到。FSBB用于连接光伏电池和蓄电池端口,可以削弱储能端口电压对光伏端口电压的约束,满足光伏端口宽电压输入的应用需求,增加了系统的稳定性。该文以Boost变换器和FSBB变换器进行组合为例设计实验样机,通过实验验证了该变换器理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。

一种双电源四输入端三电平逆变器

提出了一种由双直流电源构成的四输入端三电平逆变器拓扑结构,并采用三次谐波注入PWM作为调制方法。该逆变器通过前级两个电源和两个Buck变换器为后级电路提供四路电平,不同状态下后级电路工作于不同的三个电平状态;前级Buck变换器可以实现对直流母线电压的调节,有较宽的工作电压范围;采用三次谐波注入PWM调制方法能实现较宽的调制范围、低开关损耗及输出电压电流较少的谐波含量。分析了不同状态下双电源四输入端三电平逆变器工作原理、控制方法,并通过Simulink仿真验证了该结构的正确性和可行性。

50 kW大功率霍尔电推进PPU阳极电源设计

针对50 kW大功率电推进电源设计要求,提出了前级LLC、后级多输入Buck的两级拓扑结构,并根据该两级结构提出了一种新的控制方式,即通过对前级LLC的数量进行配置,降低母线电压,从而提升后级三输入Buck变换器的占空比,提升后级效率;适当减小前级LLC电源工作个数,能够减小前级总损耗,进一步提升整机效率;最后制作了50 kW大功率电推进电源试验样机。结果表明:在前级输入100 V时,后级输出能在300~2000 V的范围内改变。同时在输出功率为20 kW时,前级只有3个LLC模块工作,后级Buck电路的占空比为0.4,验证了控制方法的可行性。