应用于高频数字化LLC谐振变换器的变模态调制策略

以数字化LLC谐振变换器为研究对象,针对其达到1MHz应用时出现的频率分辨率不足及其导致的输出电压脉动问题,提出了一种抑制该问题的变模态调制策略。该策略包含两个模态：传统的仅调节频率的频率调制模态和频率及占空比同时调节的复合调制模态。在复合调制模态下,当检测到开关频率以最小频率间隔来回跳动时,锁定开关频率并通过调节占空比以实现对变换器电压增益的精细调节,从而抑制单一频率调制下出现的输出电压脉动问题。文中给出了该策略的工作原理分析、设计要点分析,并在一台1 MHz的样机上完成了对比实验,实验结果验证了所提出变模态策略的有效性。     

多电平高压变频中的波形调制方法

本文从调制波变换方法和载波调制技术两个方面介绍了高压变频中常用的一些波形调制方法。同时提出了一种新的波形变换方式——波形连续变换技术（continuous Waveform Modulation,CWM）,最后给出了实际高压变频装置采用CWM技术的输出相电压波形。     

Performance analysis of three-phase inverters controlled bysynchronous delta-modulation systems

Synchronous delta-modulation systems are used to control resonant voltage link inverters, where switching has to be synchronized with the zero crossings of the link voltage. This paper shows that output current harmonic distortion and average switching frequency of such systems can be calculated analytically in spite of the quasistochastic behavior of the modulators output. Under the assumption of constant link frequency and large ratio of link to output frequency, results are derived for three-phase sigma-delta modulation, space-vector based sigma-delta modulation, and current-regulated delta modulation. The results hold for any shape of the inverter input voltage (including DC). The output current harmonic distortion of resonant link inverters is compared with conventional hard switching PWM inverters     

逆变器SPWM载波频率选取的计算方法

为优化逆变器的设计参数,给出了一种选取正弦脉宽调制(SPWM)载波频率的计算方法。死区效应是影响逆变器输出电压THD的主要原因。在SPWM载波中,死区引入的误差脉冲导致逆变器输出电压中出现基波误差和低倍频谐波,并且死区效应随SPWM载波频率的增大而增强。针对上述情况,基于误差脉冲的频域分析,得出了逆变器输出电压THD与载波频率之间的定量关系,并提出了以输出电压THD为指标选取逆变器SPWM载波频率的计算方法。样机实验证明了该计算方法的有效性。     

双电压合成策略矩阵变换器开关模式的研究

矩阵变换器作为一种新型变频变压控制方案,其三相输出通过双向功率开关与任一输入相直接相连.通过一定的调制策略来控制这9个双向开关,从而得到期望频率和幅值的输出电压.调制策略的好坏直接影响矩阵变换器的输入输出特性,而开关模式的选取是调制策略的关键.在分析双电压合成策略的基础上,讨论了不同的开关模式对开关损耗、输入、输出特性以及双向开关换流可靠性的影响,并得出两边对称模式是一种优良的开关模式的结论.最后通过仿真和实验验证了结论的正确性.     

考虑三电平中点钳位型变换器中点电压波动抑制的混合调制方法

三电平中点钳位型变换器存在中点电压不平衡的固有问题。零序电压注入法可以很好地控制三电平变换器的中点平衡,而且具有原理简单、计算简便等优点,但是在调制系数比较大或者功率因数较低的情况下存在不可消除的低频波动。双调制波方法可以在全范围内消除中点波动,但其会造成开关频率的增大和谐波性能恶化。本文结合零序电压注入和双调制波混合调制方法的优点,达到了在消除低频波动的同时又能最大程度上降低开关频率和保持谐波性能的目的。仿真和实验结果证明了所提出的混合调制方法的正确性和可行性。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。     

Frequency and Current Ripple of DC to DC Power Converters with Respect to Different Modulation Techniques

In connection with dc choppers, different modulation techniques are used. The chopper may be of a transistor bridge type or of any thyristor type. The output current and voltage can be controlled by pulsewidth modulation, pulse-frequency modulation, or two-level control of the load current. The steady-state behavior of the different modulation techniques is shown in comparable equations and diagrams. Also shown are the ranges of the parameters in which it is possible to use the approximate equations for the chopper frequency and the output current ripple.     

基于非接触滞环调节器和动态基准调节的自激闭环控制策略

提出了一种基于非接触滞环调节器和动态基准调节的自激闭环控制策略,可自动快速响应感应式无线电能传输系统中耦合机构与负载参数的变化,并实现输出电压的精确控制.首先,针对串/串补偿感应式无线电能传输系统,提出基于动态基准调节的自激控制策略.然后,引入相移时间参数描述动态基准的变化,详细分析了动态基准对自激振荡频率与输出电压增益特性的影响,并给出输出电压调控的单调区间与可调输出电压限值.进一步,提出了基于过/欠压状态信息反馈的非接触滞环调节器实现方案,将其与基于动态基准调节的自激控制相结合,实现了输出电压的闭环调节.最后,搭建了一台80 W实验样机,验证了理论分析的正确性与所提控制策略的优越性.     

具有低电压穿越能力的Quasi-Z源间接矩阵变换器电机驱动控制系统

Quasi-Z源间接矩阵变换器(QZS-IMC)具有高的电压增益、强的抗干扰能力,尤其是对电网电压跌落具有穿越能力。首先,分析QZS-IMC的运行原理,建立其数学模型;在此基础上,将其应用于电机驱动系统,提出一种具有低电压穿越能力的QZS-IMC感应电机驱动系统。所提出的电机驱动系统在输入电源电压跌落时可以自动调节升压比,以确保变换器输出电压恒定而不影响电机运行。所提出的电机驱动系统最大限度地利用了逆变级调制度,通过调节整流级调制指数和直通占空比进行电机调速,可降低QZS-IMC系统的损耗。对所提出的QZS-IMC电机驱动系统进行了仿真和实验测试,结果表明,所提出的新型调速系统具有优良的低电压穿越能力,而且实现了高效率运行。     

混沌扩频对高频开关电源输出电压纹波的影响

混沌扩频技术应用于高频开关电源,能把集中在开关频率及其谐波上的电磁干扰(EMI)扩散在连续的频谱上,有效改善开关电源的电磁兼容(EMC)特性。但研究表明,采用混沌扩频技术后,会对高频开关电源输出电压的纹波产生影响。从理论上对这一现象进行分析,利用输出电压的功率谱密度函数和转移函数,提出了开关电源输出电压纹波随混沌调制系数变化的计算方法。理论分析表明,高频开关电源输出电压的纹波会随混沌调制系数的增大而有所增加,从理论上验证了已有的研究成果。提出了抑制混沌开关电源输出电压纹波的方法,可使输出电压的纹波降低到未采用混沌扩频技术前的水准。     

Fault-tolerant switched capacitor–based boost multilevel inverter

This paper proposes a fault-tolerant switched capacitor (SC)–based boost multilevel inverter. The proposed inverter is able to convert a low-level dc voltage into a desired ac output voltage in single-stage power conversion. It can accomplish a high voltage gain by using multiple SC cells arrangement at reduced voltage stresses on the switching devices and passive circuit elements in the boost network. The principle of operation and steady-state analysis of the proposed topology are presented to formulate the mathematical relationship between input dc and output ac voltage. In addition to that, the proposed inverter can also provide reliable electrical power supply at prescribed ac output voltage in the event of open-circuit failure of power switches. The fault tolerability is realized by reconfiguring the pulse width modulation (PWM) control scheme, whereas the reduction in output voltage is compensated by the boosting characteristic of the inverter. The effectiveness of the proposed inverter has been compared with other impedance source multilevel inverters in terms of voltage gain, boosting capability, and voltage stresses. A laboratory prototype of the proposed inverter is developed for experimentation, and its operation is validated by simulation and experimental results.     

混合H桥级联逆变器的优化调制

两路电压比为1∶2的H桥混合级联结构可实现七电平的输出,有助于提高逆变器的功率密度。在采用多层载波层叠的调制方法下,低压单元一个桥臂开关管工作在高频,另一桥臂开关管工作在低频,两个桥臂开关管热量分布不均导致系统寿命/可靠性降低。提出一种优化调制策略,在保证输出特性和效率不变的情况下,使两个单元的开关管最高工作频率降低为原来的1/2,同时每个单元的四个开关管工作应力相同,有助于提高系统寿命/可靠性。最后通过仿真和实验验证了优化调制策略的可行性和有效性。     

宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑

针对LLC谐振变换器增益负载敏感性强、与效率存在强耦合的不足,提出了一种由LLC 谐振变换器和两开关buck-boost构成的宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑。通过采用输入并联与输出串联的方式,分别由LLC谐振变换器传输功率、buck-boost调节输出电压。其中,LLC谐振变换器运行于谐振频率,buck-boost采用PWM调节输出电压。分析了变换器的运行模式,给出了相应的参数设计方法,并进行了仿真验证。最后,对输入30 V、输出200~360 V、360 W样机进行了实验,实验样机增益范围和效率分别为6.67~12、97.4%。仿真与样机实验验证了所提出的宽增益高效率LLC变换器拓扑及其调制方法的有效性。     

矩阵变换器在非正常输入电压下的调制方法

由于矩阵变换器没有中间直流储能环节,输入端的任何扰动都会对输出端产生影响.为了保证矩阵变换器系统在非正常输入电压工况下仍能安全稳定运行,基于空间矢量调制策略提出了一种采用输出电压和输入电压空间矢量幅值实时计算电压调制比的方法.该方法通过采集输入端电压的瞬时值对开关状态的占空比进行实时调节,从而保证输入电压在正常和非正常...     

P-type non-isolated boost DC-DC converter with high voltage gain and extensibility for DC microgrid applications

In this paper, the concept of converter design, using the least number of elements and achieving high voltage gain at the low duty cycle, is proposed for the microgrids. One of the important issues in the microgrids is boosting the low voltage output of sources to the utility voltage level. Therefore, the step-up DC-DC converters are widely used in these systems to attain the utility voltage. The benchmarking of the converters mainly in terms of the voltage gain, efficiency, the number of active and passive components, stresses on semiconductors, and simplicity is considered. In this paper, a new extendable non-isolated boost DC-DC converter is presented. Comparing the conventional boost converter, the basic structure of the proposed converter has a high voltage gain and reduced stress on the switch. To increase the voltage gain, the basic structure of the proposed converter can be easily extended. The modulation technique employed is high-frequency pulse-width modulation (PWM). The detailed analysis of the proposed converter in continuous current mode (CCM) and discontinuous current mode (DCM) is presented. The relations between currents and voltages and the voltage gain in CCM and DCM are obtained. Experimental results are carried out to verify theoretical concepts by using the hardware prototype.     

45°坐标系下级联逆变器简化空间矢量调制及性能优化研究

研究了H桥级联型逆变器在45°坐标系下简化空间矢量调制,其扇区定位与矢量作用时间计算非常简单,并且易于向每相任意个数H桥级联型逆变器扩展。重点研究了45°坐标系中,通过对简化空间矢量调制方法的改进来实现逆变器输出性能的优化。调制方法的改进具体如下:①为了减少逆变器功率器件的开关损耗,研究了开关频率优化算法,在满足逆变器同样输出要求的同时可以有效减少开关次数;②为了减少逆变器产生的共模电压,研究了抑制零序电压输出的调制算法,其可以有效减少逆变器输出电压中的共模电压,使共模电压在极小的电压范围内波动。最后,仿真与实验结果验证了本文所提方法的正确性。     

基于SPWM调制的双Boost单级DC/AC电路研究

介绍了双Boost DC/AC单级正弦波逆变电路结构,并分析了其工作原理.描述了在采用SPWM调制技术时该逆变电路各个功率开关触发信号的逻辑配合关系,应用PSPICE软件对其进行仿真,列出了仿真参数,给出了电容电压和负载电压、以及调制给定电压和逆变器输出电压的仿真结果.同时,构建了相应的实验电路,给出了主要的技术参数,测取了多种电流和电压的相关波形.实践研究表明,基于SPWM调制的双Boost变换电路可以实现50 kHz高频功率变换下的单级升压工频逆变输出.     

级联型多电平逆变器的优化脉冲宽度调制控制策略

基于传统分析消谐波脉冲宽度调制PWM法（Subharmonic PWM,SHP-WM）,提出了一种适用于三相级联多电平逆变器的改进型调制方法,即载波重叠开关频率优化PWM法（CO-SFO-PWM）。新型PWM方法兼具载波重叠法和开关频率优化法的优点,可以增大输出线电压的基波幅值,提高直流电源电压利用率,改善输出线电压谐波性能,特别是在低调制下可明显减少输出线电压畸变率。以三相级联型7电平逆变器为例,通过Matlab进行仿真验证,有效地验证了CO-SFO-PWM调制方法的正确性。