用于车载充电机的谐振变换器及其控制策略研究

对于车载充电机应用,传统频率控制的LLC谐振变换器难以实现宽电压范围,也不利于车载充电机的优化设计。为了解决这些问题,基于一种具有混合整流器的谐振变换器,对其控制策略进行研究以实现宽输出电压。在这种结构中,转换器的副边侧整流二极管与输出滤波电容间的两个辅助开关管反接串联,将整流电路构成全桥-半桥的混合整流器。然后,提出了一种窄频率范围的频率控制和一种定频PWM控制,使得谐振变换器可以实现宽电压范围。与传统频率控制的谐振变换器相比,该转换器有如下优点：宽电压范围、低环流损耗、缩小了频率调节范围。最后,MATLAB/Simulink仿真和实验结果验证了该转换器和控制策略的有效性、可行性。     

考虑低频振荡的MMC有源阻尼环流抑制方法

以直接调制方式的开关函数为出发点,建立MMC每相桥臂电容电压之和与桥臂环流的暂态数学模型,揭示了系统在异常工况下会产生低频振荡环流,推导低频振荡环流的频率,指出无环流控制时,二倍频环流存在谐振点。为实现对低频振荡与二倍频环流的同时抑制,提出一种基于有源阻尼控制的环流抑制方法,简单实用,无需相间解耦与坐标变换。仿真与实验结果表明该方法能同时抑制对暂态时的低频振荡与稳态时的二倍频及以上频次环流,可增强系统稳定性。     

基于光纤同步技术的大功率并联变流器设计

针对三相变流器直接并联运行时存在高次短路谐波电流和零序环流的问题,提出一种基于光纤同步的环流抑制技术。通过分析两台逆变器直接并联电流,发现其干扰主要由高次谐波电流和零序环流构成。而高次谐波电流主要由开关周期不一致造成,但这种谐波电流由于频率太高无法通过谐振控制进行抑制,对此利用TMS320F28377D芯片EPWM模块特有的同步引脚,实现两台变流器开关周期同步。此外引入多级并联准比例谐振控制器实现对零序环流抑制。实验结果表明,该方法可有效保证系统高效、稳定运行。     

不平衡状态下MMC双回路环流抑制策略

模块化多电平换流器(MMC)的内部环流将会增加换流器的功率损耗,降低桥臂容量利用率;同时加剧桥臂电流畸变,影响开关器件的安全运行。因此,需要采取有效的控制手段抑制环流。该文通过详细的相单元瞬时能量理论推导,得到MMC内部环流和环流抑制控制器输出电压间的交互作用会造成环流四倍频分量增加的结论。在基于准比例谐振调节器的环流抑制策略基础上,添加环流辅助控制回路,提出了一种环流抑制能力增强型的双回路环流抑制策略。通过合理整定调节器参数可以改善环流抑制控制器的闭环零极点分布,增强控制系统的稳定性,同时提高环流抑制控制器在谐振频率附近处的环流抑制能力。在PSCAD/EMTDC中搭建三相MMC详细仿真模型,验证了双回路环流抑制策略的正确性和有效性。     

一种软开关全桥Boost变换器的参数设计

给出了一种软开关全桥Boost变换器的参数设计方法。该变换器利用变压器漏感与电容谐振实现开关管软开关,是调频控制型变换器。变换器的软开关运行受限于谐振频率和开关管驱动信号。详细介绍了变换器的参数设计流程,并根据课题需要进行了实例设计,最后利用PSpice软件仿真验证实例设计结果的正确性。     

水下磁耦合谐振式WPT系统频率跟踪方法研究

针对水下磁耦合谐振式无线电能传输(WPT)技术中涡流效应引起的谐振频率偏移问题,运用电路互感理论建立等效电路模型,分析了涡流对WPT系统谐振频率的影响;设计了频率跟踪方法,模拟芯片SG2525产生两路带死区互补的脉宽调制(PWM)驱动全桥,可以实现对频率的无级调节,单片机捕捉发射端主电路的电压和电流信号,动态调节工作频率使电压相位略超前电流相位,实现逆变电路开关管的零电压开通和零电流关断,同时系统一直工作在谐振频率附近。通过实验的方式验证了其有效性。     

CLLLC谐振变换器变频移相混合控制方法

针对CLLLC谐振变换器存在脉冲频率调制的电压增益范围不足、相移调制的效率较低的问题,提出了一种可同时调节开关管占空比与开关频率的变频移相混合控制方法.该方法可以根据输入电压范围与负载功率变化范围自由切换混合控制模态以实现宽范围软开关与高运行效率,具有极高的调节自由度,且通过移相控制降低了启动时的冲击电流从而实现了软启...     

MMC子模块均压及相间环流抑制方案研究

模块化多电平变换器(MMC)由于子模块数目较多,因而存在子模块电容电压不均衡的问题,由此又引起相间环流。针对传统直接排序均压算法会造成较高的开关频率,对其进行优化,通过引入子模块电容电压不均衡度因子降低系统开关频率。在此基础上,提出一种简单高效的基于准比例谐振(QPR)控制的相间环流抑制策略,实现相间环流的无静差跟踪。通过搭建仿真模型进行验证,仿真结果表明,所提控制方案具有良好的均压及环流抑制效果。     

基于准谐振控制器的零序环流抑制

针对三相逆变器直接并联运行时存在零序环流的问题,提出一种基于准谐振控制器的零序环流闭环控制方法。通过分别建立并分析逆变器独立工作和两台并联工作时零序环流闭环控制模型可知,PWM零序调制电压为主要扰动。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以消除与谐振频率相同频率的扰动分量对闭环系统的影响。针对扰动为频谱离散的周期性信号的特性,控制器采用多谐振控制器并联的控制结构。在推导零序环流闭环控制等效模型和扰动传递函数的基础上,提出准谐振控制器设计方法。仿真和实验结果表明,该方法能够有效抑制零序环流。     

一种直流微电网混合储能用多谐振三端口变换器

直流微电网内多采用具有高功率密度和高能量密度的混合储能系统维持微电网内功率平衡,并进行电压控制。针对该应用背景,文章提出了一种直流微电网混合储能用多谐振三端口变换器(采用LCLC多谐振结构)。该结构具有3个谐振频率,通过参数设计令3个谐振频率分别为:基频和三倍频的串联谐振频率以及二倍频的并联谐振频率。由于多谐振腔具有基频和三倍频2个串联谐振频率,使得谐振腔能够同时传递基频和三倍频能量,提高了功率传输能力,同时提升了轻载情况下的开关管关断电流,扩大了轻载情况下ZVS软开关范围。此外,提出了一种驱动频率最优化控制方法,根据变换器的输出功率调节驱动频率,以保证变换器的效率最优,同时通过调节移相角的大小和方向控制三端口间的能量传输。最后,设计了1台1.5k W实验样机,并进行了实验验证。