一种大变比电路的新型电容电荷平衡控制策略

为提高负载动态响应特性,针对抽头电感同步整流Buck变换器所实现的大变比降压电路的特点,本文提出一种变结构电容电荷平衡辅助电路控制策略。所提出的控制策略根据电容电荷平衡原理,在负载发生变化时通过辅助电路改变主电路结构,使电感电流变化率适时变化,以克服恒压输出电力电子变换器负载突变时由于电感电流变化率受限而影响输出电容电压变化的不足。通过理论分析表明,所提出的控制策略辅助电路结构简单,无需增加磁性器件;控制逻辑能使变换器在负载扰动下实现快速的输出电容充放电平衡,具有较强的负载扰动抑制能力;控制方法具有快速动态响应、不影响稳态特性且过冲小等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

负载不平衡电力电子变压器直流电压平衡控制策略

电力电子变压器网侧级联H桥整流器需采用中大功率高压直流电容器来维持直流电压稳定,因此如何稳定直流侧电容电压以及降低电容容值尤为重要。文中首先建立级联H桥整流器平均数学模型,依据瞬时功率平衡推导出直流侧电容谐波数学模型并进一步分析对电路产生影响。提出一种基于陷波器滤波算法用于动态检测并抑制直流电容电压倍频干扰,在不增加直流电容器情况下实现降低直流电容和抑制直流电压振荡,同时采用载波移相调制算法引入脉冲补偿机制实现电压平衡控制。最后通过MATLAB/Simulink仿真平台验证,结果表明,所提控制策略有效地抑制谐波稳定直流电容电压输出平衡。     

链式STATCOM直流电容电压平衡控制

结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高了链式STATCOM输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,研制了380 V、±10 kvar链式静止同步补偿器的物理样机,并进行了实验验证,结果验证所提出的直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。     

变速运行的双绕组异步发电机控制绕组无功容量的优化分析

新型的静止励磁调节器控制的双绕组异步发电机控制绕组无功容量的最小化是系统优化的关键问题,它与电机参数、负载、转速及变比、功率输出端励磁电容等有很大关系.在分析传统电容励磁的三相异步发电机变速变载运行机理的基础上,研究了变速变负载运行时控制绕组的无功容量最小化时励磁电容的取值方法.所得结论有助于该新型发电机系统的优化设计及控制.     

混合9电平逆变器的H桥电容电压平衡控制

混合9电平逆变器是一种新型的多电平拓扑结构。文章在研究了H桥逆变电路直流电容电压充放电模型的基础上,得到了负载电流与电容电压变化之间的定量计算公式,进而详细分析了混合9电平逆变器H桥辅助逆变电路电容电压不平衡的内在机理,最后提出了一种基于电容电压不平衡预估计和零序电压注入的平衡控制方法。所提方法原理简单,实现容易,无需增加额外的硬件设备。通过仿真验证了在混合9电平逆变器的参考电压中注入零序电压后,混合9电平逆变器的H桥逆变电路电容电压得到平衡控制。     

并联型级联多电平逆变器直流电容电压控制方法

对电容独立的并联型H桥级联多电平逆变器电压内外环加电流环的3环控制方法进行研究,重点研究电压环的控制,即直流侧电容电压的平衡稳定控制策略,提出了将误差量化为正弦函数叠加于各H桥调制波上的电压移相控制方法,在跟踪输出补偿电流的同时,实现了直流侧电容电压的平衡与稳定控制。仿真实验结果表明:采用该控制策略,各H桥的直流电容电压稳定,各桥之间直流电压平衡,并联装置补偿效果良好。     

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制的研究

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧单电容电压波动引起相内及总体电压不平衡的问题,提出采用3种控制器协调控制的策略。直流侧单电容电压控制器为电压内环,单电容电压与参考电压作比较经过PI调节实现H桥单元电容电压平衡控制。直流侧总电压和无功电流控制器为电压、电流双环控制,总电容电压平方和与参考电压作比较经过PI调节实现总电容电压的平衡控制。同时提出一种获取无功参考电流的方法,该方法计算简单可有效提高系统运行的可靠性。H桥级联七电平STATCOM的仿真与实验表明,所提控制策略在系统稳态和负载突变时直流侧电容电压在允许范围内波动,具有良好的动态性,网侧电压与电流基本同相位,最终实现了直流侧电容电压的平衡控制,验证了所提控制策略的有效性。     

不平衡负载下车载三相四线双向充电器中线桥臂控制与软启动设计

针对汽车向用户供电(V2H)时,由于负载不平衡引起的母线电压振荡、电流不平衡等问题,设计适用于工作在V2H模式下的车载三相四线双向充电器。采用分裂电容并结合中线桥臂作为负载不平衡时中线电流的回路,以抑制因负载不平衡引起的分裂电容两端电压振荡问题。首先分析不平衡负载下分裂电容两端电压振荡的根本原因,给出不同的不平衡负载下分裂电容容值的选择依据,并通过仿真验证了理论分析的正确性。在此基础上,结合中线桥臂与拓扑电路的等效模型,提出与其他三相完全解耦的中线控制方法,保证了不平衡负载下分裂电容端电压及三相输出电压的稳定。同时给出在V2H模式下系统启动过程中的隐患,提出通过调节PWM死区时间的方法实现了系统软启动,进一步提高系统的可靠性。最终采用双有源桥与三相四线逆变器级联完成了10kW的V2H样机,不平衡负载由切换纯电阻负载模拟完成,实验数据与仿真值匹配,验证了所提方案的有效性。     

一种改进的异步电机弱磁控制方法

针对机床用异步电机要求低速时能输出较大转矩且在高速运行时响应速度快的特点,在转子磁场定向的矢量控制方法的基础上,提出一种考虑定子电压的电压闭环弱磁控制策略,实现了励磁电流和输出电压的动态调节,解决了传统方法下电机带负载能力和高速运行响应速度不可兼得的矛盾。试验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

H桥级联STATCOM直流电容电压平衡控制研究

H桥级联静止无功补偿器(STATCOM)具有结构简单、易模块化实现等众多优点,但直流电容电压难以实现平衡控制始终是限制其广泛应用的一个重要难题。从内在机理出发对现有的电容电压平衡控制方法进行归类分析,提出控制手段的整体评价方法,为实际系统中控制策略的选取提供理论依据。搭建实验样机并基于直接功率控制完成包含直流电容电压平衡的整体控制,实验结果验证了该控制方法的有效性。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

一种差分对称型五电平逆变器拓扑及分析

大多数多电平逆变器通过前级结构产生不同水平的电压,后级连接到H桥臂以改变输出电压的方向。由于H桥谐波成分高,并且增加了成本,故提出一种差分对称型五电平逆变器。该逆变器拓扑结构对称、控制简单、谐波低,不需要额外的桥臂来改变输出电压的方向,其本身既能产生多个电平又能改变输出电压方向。此外,该逆变器在一个运行周期中,电容均只有一个模态放电,因此电容充电时间大于放电时间,故有足够的能量供给负载。利用MATLAB/Simulink对所提逆变器进行了仿真分析,并搭建了样机进行试验验证,仿真和试验结果与理论分析一致,证明了所提逆变器的有效性。     

电容箝位五电平H桥变换器拓扑及调制策略

在电容箝位三电平电路基础上,借鉴常规H桥级联电路结构,构建了电容箝位五电平H桥变换器,对该变换器拓扑结构采用梯形波脉冲宽度调制策略,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样的方法进行控制。与其他常用脉冲宽度调制方法相比,该调制方法下的输出基波电压幅值更高。仿真结果表明,该拓扑结构和控制策略是可行的。     

光伏发电系统中三相逆变器不平衡控制的分析

针对光伏发电系统中离网三相逆变器工作在不平衡负载时的特点,文中详细分析了离网三相逆变器的拓扑电路结构及其相应的控制方法。分析了三相三桥臂逆变器主电路拓扑结构,引入了电容电流瞬时值反馈控制,同时还对三相逆变器经LCL滤波后的输出三相电压进行独立控制。通过对每相输出的交流电压与参考电压进行PI运算后再与电容电流进行K运算产生控制开关管的SPWM脉冲波,从而实现三相逆变器输出电压平衡。建立Matlab/Simulink仿真模型,仿真分析表明,文中采用的控制方法,在三相负载严重不平衡情况下,输出的三相电压不平衡度低,且带非线性负载能力强,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压。     

一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究

提出一种交流侧并联功率解耦电路的无电解电容光伏逆变器。该光伏逆变器主电路采用电压型H桥,功率解耦电路采用一种七开关双向变换器结构,并联在逆变器交流输出侧。H桥变换器采用电流滞环控制以实现交流并网,功率解耦电路采用基于脉冲能量的控制方式,即根据每个开关周期需要解耦的能量大小计算功率开关的占空比。功率解耦电路采用峰值电流控制,从而加大解耦电容上电压纹波,降低解耦电容器容值,以实现无电解电容的目的。分析了并联功率解耦电路的四个工作模式,讨论了解耦电感和电容的参数设计。建立了提出的无电解电容光伏逆变器的Matlab仿真模型以验证其有效性。仿真结果表明,提出的功率解耦电路解耦电容的容值降低到几十μF,可实现无电解电容器的光伏逆变器,从而延长光伏逆变器的使用寿命。     

三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。     

基于电流前馈控制的小电容链式储能系统

级联H桥链式结构可有效解决中低压储能系统运行和管理问题,而链式储能系统各子模块输出功率含有低频波动电压,因此工程上多采用大电容以降低电容波动电压,避免设备过电压.本文提出了一种适用于具有双向DC-DC链式储能系统的电流前馈控制法,通过前级DC-DC变换器产生二倍频波动功率输出,降低链式结构模块电容二倍频功率分量,从而可减少直流电容电压波动,大幅降低电容容值.本文详述了电流前馈控制实现机理,并通过实验有效验证了所提方法的有效性.     

半桥变换器与多变压器次级串联的超级电容均压

针对于超级电容串联储能系统中单体电压不均衡的问题,介绍了一种基于半桥变换器和多变压器次级串联的均压电路,可利用多次级绕组减小因变压器单元漏感误差而引起的超级电容单体电压不均衡。该电路结构简单,还可以均衡超级电容器的电压,恒定开关频率和占空比时不需要反馈控制环节。通过分析半桥变换器每个工作模态,建立了输出电压方程,推导了串联超级电容电压均衡方程。根据电路特性,分析了变压器匝比设计方程及实现软开关变压器原边漏感要求。仿真及实验结果表明此均压电路具有均压速度快且均压效果好的特点。     

链式STATCOM的直流电容电压平衡控制的研究

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下,可使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高链式STATCOM的输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,并研制了380V,±10 kvar链式STATCOM的物理样机并进行了实验验证,结果证明了所提直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。     

基于H桥拓扑结构的励磁电流放大器

利用H桥电路拓扑构建励磁电流放大器,该拓扑结构只需要两个IGBT功率管,结构简单,有效缩减了励磁设备的体积并降低了成本.建立了该放大器的数学模型和仿真模型,给出了相应的仿真和试验结果.仿真和试验表明,H桥拓扑结构的励磁电流放大器,具有快速动态性能,对直流电源输出电流幅值的要求低且放电速度快.该电流放大器的PWM控制信号的占空比D在0.5～0.8之间,弥补了Buck电路放电较慢和在特殊工况时PWM占空比较小的不足.