Computer Program Calculation for Distortion of Wide-Band Track and Hold Amplifier

Tow different computer calculation methods for distortion of the wide-band diode bridge track and hold amplifier (THA) are presented based on a high frequency Schottky diode model. One of the computer programs calculates the distortion of weekly nonlinear THA based on the KCL and the nonlinear-current method. The other calculates the weekly nonlinear distortion by using a Volterra series method and a nodal formulation. Comparative calculation results for the diode bridge THA have shown good agreement with these two computer program calculation methods, whereas the overall computational efficiency of the nonlinear-current method is better than that of the nodal formulation method in a special evaluation.

适用于Vienna整流器的非连续脉宽调制

Vienna整流器凭借高功率密度和高可靠性的优点,被广泛应用于通信电源和电动汽车充电等中高压大功率场合。为实现Vienna整流器的功率因数校正(PFC)电路特性,需控制交流侧电流为与电网电压同频率、同相位的正弦波,降低电流过零畸变;为进一步提高Vienna整流器的功率密度,需尽可能降低开关损耗。从空间矢量的角度分析适用于Vienna的空间矢量调制策略,并根据控制目标的不同,分别提出可以最大程度降低开关损耗和可以降低电流过零畸变的非连续脉宽调制(DPWM)策略,最后通过仿真比较了所提出两种DPWM策略与SVPWM策略,验证了所提出的两种DPWM策略的可行性和优越性。

非理想条件下双向DC/DC变换器滑模控制仿真

双向DC/DC变换器的功率能量流向具有不确定性,当变换器运行条件不理想时,无法实现闭环稳定工作,变换器模式切换过程产生的电压畸变导致变换器损耗较大,影响变换器性能。为此,提出一种非理想条件下双向DC/DC变换器滑模控制方法。构建了双向DC/DC变换器的数学模型,并获取变换器的平衡点特性,避免变换器在模式切换过程中出现电压畸变。以升压模式和降压模式为非理想条件,设计滑模电流控制器和滑模电压控制器,有效控制双向DC/DC变换器的稳定性。仿真结果表明,研究方法下对于双向DC/DC变换器的Boost模式和Buck模式,电压的畸变可在0.04s之内完成稳定性恢复,在多次迭代实验中变换器的启动时间始终低于20ms,可将稳态误差控制在0.019%以内。验证了上述方法的控制性能好,启动效率和控制精度均较高。

模块化多电平换流器子模块电容电压波动与内部环流分析

为了分析模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压波动和内部环流的基本成分,以开关函数为出发点,对电容电压波动和环流进行了数学分析。分析结果表明:基频波动和2倍频波动是电容电压波动的基本成分,并得出其解析表达式;内部环流仅包含偶次谐波成分,且以2次谐波环流为主,并给出其幅值的解析表达式。针对环流对MMC运行的影响,分析了MMC交流侧相电压中的谐波成分,结果表明环流导致MMC输出相电压中的奇次谐波含量增大,尤以3次谐波最为明显,且给出了3次谐波幅值的计算表达式。仿真结果表明上述理论分析是准确的,为子模块电容值和桥臂电感的选取提供了理论基础。

模块化多电平换流器型直流输电的调制策略

介绍了模块化多电平换流器(MMC)的拓扑结构和工作原理。对MMC可以使用的几种调制策略进行了比较,当MMC用于直流输电这样的高压大功率场合时,需要的电平数很多,而最近电平逼近调制(NLM)正适用于这类情况。提出了NLM在MMC中的实现方法,给出了计算NLM基波和各次谐波幅值的解析表达式,绘出了NLM的基波分量和总谐波畸变率随电平数和调制波幅值的变化而变化的情况。指出了当系统进入严重过调制区时,NLM性能会明显恶化。利用PSCAD/EMTDC下搭建的仿真系统对NLM的基波和谐波特性进行了仿真。理论计算和仿真结果均表明使用NLM策略的MMC在较大的工作范围内都具有很好的调制波跟踪能力和较低的谐波水平。

可逆变流器正弦滞环宽度控制方法

滞环控制方法具有动态响应速度快和电路结构简单的优点,该方法获得了广泛的应用和发展。从改善系统的输入电流谐波总畸变率THD(Total Harmonic Distortion)角度,提出一种改进的正弦滞环宽度控制方法,可有效减小脉宽调制(PWM)可逆变流器系统的THD。在PWM可逆变流器系统状态空间模型的基础上利用Psim仿真软件进行分析。和固定滞环宽度控制方法相比,应用改进的正弦滞环宽度控制方法,系统具有更小的THD。快速傅里叶变换结果表明,应用改进的正弦滞环宽度控制方法,系统具有更小的谐波含量。

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。

Boost PFC变换器的动态斜坡补偿策略分析与设计

传统斜坡补偿方式可以有效抑制峰值电流模式,控制Boost功率因数校正(PFC)变换器系统的次谐波振荡不稳定现象,但是同时会造成电流过零处的死区问题,从而引起较大的被控平均电流畸变和功率因数恶化问题。对此提出一种动态斜坡补偿控制新思路,有效改善斜坡补偿方式存在的电流畸变问题,同时能确保对次谐波振荡的抑制。基于系统输入输出的准稳态关系导出了所提动态斜坡补偿的控制方程,其相应实现电路简单可行。进一步分析了被控平均电流的谐波畸变特性,给出了斜坡补偿方式和所提动态斜坡补偿方式下平均输入电流的谐波分解结果,从理论角度说明了所提控制的改进补偿效果。仿真结果与理论结果基本相吻合,所得的实验结果很好地证实了所提动态斜坡补偿控制的可行性,也证实了理论分析结论的正确性。

燃料电池功率调节系统的研究

燃料电池电压输出范围比较宽,电压比较低。针对该特点本文设计了DC/DC和DC/AC两级变换的功率调节系统(PCS)。其中DC/DC将燃料电池输出的低压直流电高频变换成高压直流电,变换器为电压单环控制。DC/AC逆变器采用基于电压电流瞬时值反馈的双闭环控制,将高压直流电逆变为正弦交流电。分析了整个功率调节系统的工作原理及逆变器电路参数对稳定性的影响。0 5KVA样机实验结果表明整个系统具有电压输入范围宽、变换效率高、输出波形THD小等优点。为开发高效、高功率密度的燃料电池电源系统提供技术基础。

微逆变器过零点电流畸变抑制的混合控制策略

微型光伏并网逆变器输出电流过零点畸变会导致电网注入电流谐波增加,严重时还会干扰电网正常运行。为解决该问题,通过对反激式微逆变器峰值电流控制策略的分析,讨论了功率器件关断延迟时间对系统功率平衡的影响,指出功率器件关断延迟时间是造成过零点畸变的主要原因,据此提出了一种新的混合峰值电流控制策略。详细分析了其工作原理,给出了控制实现方法,并构建了100 W样机进行实验。实验结果表明所提出的混合控制策略能有效抑制输出电流过零点畸变。

功率因数校正系统的滑模控制

本文分析了在功率因数校正变换器中输出动态响应慢的问题，提出了用滑模控制方法实现稳态输入电流畸变和输出电压动态性能之间折衷和协调的思想，推导了有关滑模控制的方程和系数限制关系，给出了控制实现的原理图．最后，实验结果验证了这一思想．

基于滞环控制的电力变换器设计

由于现代电力电子技术的发展,各种非线性器件的广泛应用,使得畸变电流对电网的污染越来越严重。针对电力变换器造成电网谐波污染问题,在理解变换器的电路、控制等基本原理的基础上,根椐电流跟踪控制原理,以高性能的DSP芯片作为电力变换器的控制器,设计了电流滞环控制系统,对变换器输入电流进行了实时的控制并进行了系统仿真和系统测试,实现了系统的高功率因数和输入电流的正弦化。

单相PFC变换器的电流过零畸变问题研究

升压型功率因数校正(Boost PFC)变换器在开关频率与电网频率之比较低时,会产生相位超前以及过零畸变等问题。这要求应用于中频电网(400～800Hz)的Boost PFC变换器具有很高的开关频率。随之带来的高开关损耗和高器件成本问题,制约了Boost PFC变换器效率的提高和应用范围的扩展。分析了引起过零畸变的几个因素以及它们之间的关系,给出了相应的解决措施,通过实验证明了这些措施的可行性。

无电解电容AC/DCLED驱动电源中减小输出电流脉动的前馈控制策略

高可靠性、高效率、高功率因数、低成本的LED驱动电源是保证发光二极管(light emitting diode,LED)发光品质和性能的关键。一种无频闪无电解电容AC/DC LED驱动电源已经被提出,它包括一个无电解电容的功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器和一个在其输出端并联的双向变换器,式中双向变换器是用来吸收PFC变换器输出电流中的低频交流脉动电流,以达到消除LED照明频闪的目的。为了减小双向变换器输出侧的储能电容,储能电容设计为含有较大电压纹波的形式。该文在此基础上,分析双向变换器输出侧储能电容电压大纹波致使双向变换器的占空比中存在相应的谐波成分,其电流内环无法提供这些成分,只能通过增大双向变换器输入电流的跟踪稳态误差来满足这些谐波的需求,最终引起LED驱动电流畸变,会引发频闪问题。为了提高双向变换器输入电流对两倍输入频率交流电流吸收的准确性,减小LED驱动电流脉动,对双向变换器进行稳态分析,提出一种基于电流基准的前馈控制策略,实验结果验证了此方法的正确性。

不平衡及畸变电网下并网变流器的比例多谐振电流控制

针对不平衡及畸变电网电压影响并网变流器控制性能的问题,采用比例多谐振调节器对变流器的电流环进行控制。在建立两相静止坐标系下变流器数学模型的基础上,给出一种采用直流电压外环、电流内环的双环控制结构,电流内环选择比例多谐振调节器实现了对基波电流的跟踪和对畸变电网电压扰动的抑制。针对含有LCL型滤波器的变流器中滤波器以及比例多谐振调节器阶数高、参数设计困难的问题,基于离散域根轨迹分析,提出了比例多谐振调节器参数设计的方法。通过分析谐振调节器参数对系统闭环极点的影响,设计了电流环的控制参数,该参数可使系统在滤波器及电网频率变化时仍然具有较好的鲁棒性。在RT-LAB硬件在环实验平台上,验证了电流控制方法的可行性,以及所提比例多谐振调节器参数设计方法的正确性。

直流偏磁对换流变压器励磁电流的影响

直流偏磁是换流变压器的一种非正常工作状态,是指在变压器励磁电流中出现直流分量,它使励磁电流显著增大及波形严重畸变,使变压器铁心在正、负两个半周内饱和程度不一致,即使铁心磁化曲线不对称,使铁心出现周期性的饱和.针对上述情况,提出了一种在直流偏磁情况下研究变压器空载的二维瞬态场路直接耦合有限元分析方法,分析了在不同直流偏磁情况下,变压器空载状态下的铁心磁感应强度、励磁电流情况.结果表明,随着变压器直流电流的增加,变压器铁心饱和度愈高、励磁电流畸变愈严重.

一种抑制半桥逆变器输出电流畸变的新方法

半桥逆变器应用广泛,但存在直流分压电容不均压,使分压电容中点电压漂移,导致输出电压和电流畸变的缺点.分析了引起输出电流畸变的原因,并提出可根据系统工况分段控制开关频率的方法来解决由这些原因引起的输出电流畸变.通过对系统的仿真分析,结果表明该方法简单易行,能够比较有效地解决这一问题.

单相电压源PWM变流器的谐波分析

从理论上分析了单相电压源PWM变流器输入电流的谐波特性。在此基础上进一步探讨了变流器功率因数、输入电流总谐波畸变率以及等效干扰电流等与谐波分布之间的关系。最后分析了多重化变流器的输入电流谐波特性,证实多重化的确是改善变流器输入电流品质的有效手段。

不平衡输入条件下矩阵变换器输入性能的改善

研究了不平衡输入电压条件下矩阵变换器（MC）的行为特征．依据功率理论对MC的输入电压与电流的关系进行了分析，阐明了输入电压不平衡情况下输入电流发生畸变的原因．提出了改进的双线电压合成策略，并给出了一种新的指令电流生成方法．结果表明：改进的策略同样适用于输入电压平衡的情况；与经典策略相比，在相同的电压不平衡条件下，改进的调制策略可使输入电流畸变率（THD）减小2％～3％；改进的策略只有在输入电压能够保证输出电压达到期望输出值的条件下才能有效减小输入电流的畸变．