降压型DC/DC(Buck)变换器性能的仿真研究

为了解决降压型DC/DC变换器的器件选择及参数的最优化设计问题,基于Buck变换器建立了一种数学模型,然后利用PSpice软件对其进行了仿真,并根据仿真结果研究了电路的暂、稳态过程及性能。结果表明:暂态阶段电流和功率较大,稳态输出电压的大小受到电路电感元件和负载阻抗等器件参数的控制。     

考虑寿命损耗的模块化多电平换流器可靠性分析

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)已成为电压源换流器高压直流输电系统的首选换流器拓扑,如何保证其可靠性是MMC所要面对的重要问题之一.目前对于MMC可靠性分析大多认为其子模块在运行期间为恒定故障率,忽略了寿命损耗的影响.文中在分析已有可靠性研究策略基础上,考虑寿命损耗的影响,提出了一种基于两参数威布尔分布的MMC可靠性模型.针对子模块构成元件的寿命曲线,依据元件在不同运行时期故障率的变化建立基于威布尔分布的MMC可靠性数学模型,并与传统的可靠性计算模型进行分析比较.在Matlab中搭建仿真模型,验证了所提出方法的有效性与正确性.     

高效率150瓦双管正激DC/DC变换器的研制

详细分析一种双管正激DC／DC直流变换器的电路工作原理，对电路的功率损耗及其分布进行了讨论与推导。在此基础上比较不同电路参数条件下的损耗及效率计算结果，设计了一台150瓦原理样机。试验与测量结果表明，该变换器具有高效率、高功率密度等优点。     

晶闸管器件的选型及其散热器的选择

介绍了功率半导体器件晶闸管功率损耗的计算，以及器件和散热器的选择。在使用时，应根据实际工况计算出其功率损耗再做相应的选择。这样才能保证器件的正常使用和工作。     

一种基于多谐振模式的恒功率变换器

针对恒功率变换器理论分析复杂,设计难度较大的问题,提出了一种基于LC谐振的恒功率调节Buck变换器.该变换器结构简单,开关器件以及二极管均实现了软开关,拥有较高的效率;同时具有恒功率调节的功能,对短路故障的抑制能力较强.首先分析了变换器的工作原理;然后根据各工作过程时等效电路,通过理论分析给出了实现软开关的关键器件参数的约束方程,得出了恒功率调节的方式方法;最后进行了仿真验证,仿真实验结果表明了该变换器结构所拥有的诸多优点以及可行性.     

用于电动汽车的交错并联软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为电动汽车能量控制的关键性元件,是复合电源储能系统中不可或缺的重要部件之一.鉴于不同的双向DC/DC变换器拓扑结构的选择能够影响其成本的高低、性能的好坏,以电压、电流应力最小的双向半桥变换器为基础,采用不添增额外半导体器件的软开关技术,有效的减小器件的开关损耗,并选取两相交错式拓扑结构来弥补输出电压、电流纹波大的缺点.在双向DC/DC变换器中采用两个电流内环并共用一个电压外环的控制策略,通过仿真实验验证了该变换器能够实现对能量双向流动的稳定控制,具有零电压、零电流开关,输出电压、电流纹波小的优点.     

WSE-300A型变极性电源的研制

变极性电源是一种先进的用于铝合金TIG焊的电源.作为新型逆变弧焊电源核心技术的软开关技术,它较好地解决了具有关断拖尾特性的IGBT开关转换,同时大大减少了变换器的环路损耗.主要开关功率器件进行的是零开关,减少了功率器件的电压、电流应力.研制成功的WSE-300变极性电源,基于软开关控制技术.     

Boost电路的损耗分析

为提高变换器的效率，利用现代计算机仿真技术详细分析了有源功率因数校正(APFC)装置中常用的几种Boost变换器的损耗来源，并对这几种变换器的损耗仿真结果进行了比较。结果表明，采用软开关技术的Boost变换器的损耗明显减少。与采用实验方法分析电路性能相比，计算机仿真分析具有重复性好、结果准确度高、可消除不确定因素的影响，并能够得出与实验分析一致的结果。     

具有无源钳位网络的ZVZCS变换器

针对传统ZVZCS变换器拓扑结构过于复杂、电路损耗过大的缺点,提出了一种具有无源钳位网络的新型全桥ZVZCS DC-DC软开关变换器.这种新型的ZVZCS变换器在副边添加变压器的辅助线圈,组成一个简单的无源钳位网络.钳位网络通过变压器线圈对钳位电容充电,再由钳位电容放电给负载,使原边电流复位较快,从而实现滞后桥臂零电流的条件,并同时降低了副边的电压尖峰.由于避免了饱和电感的使用,解决了传统ZVZCS全桥变换器的占空比丢失问题,使得整机功率损耗小、效率高.本文详细分析了该变换器的各种工作模态,并通过一台96 W,100 kHz的实验样机进行了验证.结论表明该拓扑具有结构简单、工作状态易于实现等优点.     

中功率管栅极驱动电路的设计

分析了同步整流直流变换器中功率管损耗的构成,设计了一种自适应栅极驱动电路,该电路可以产生与负载电流相适应的优化的驱动电压,仿真结果显示,在低负载电流范围内功率管的损耗得到了显著降低.     

一种新型双向DC/DC变换器增益分析

针对轨道交通节能改造的需求,为克服双向DC/DC变换器增益不高的缺点,提出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑,该变换器利用了一个耦合电感作为双向磁性开关来控制能量的储存和释放、提高变换器的增益.分析了影响该变换器增益的因素,推导了该变换器的增益公式,并通过Matlab仿真和制作一台50W的样机进行了原理验证,实验结果表明：变换器工作在Boost状态（功率25W）时增益达到8倍,Buck状态（功率42W）时为0.2倍的增益.因此该电路拓扑可应用于高增益的场合.     

MMC-HVDC换流站过电压与绝缘配合研究

模块化多电平换流器高压直流输电(Modular Multilevel Converters HVDC,MMC-HVDC)换流站的过电压与绝缘配合研究是工程实施中的关键技术之一,对换流站设备的设计、选型、制造和试验都具有重要的指导作用。对世界上首个采用MMC技术的Trans Bay Cable直流输电工程换流站的绝缘配合进行了研究,提出了MMC换流站过电压的分析步骤。在PSCAD/EMTDC环境中搭建仿真模型,统计了MMC-HVDC换流站过电压分布结果,提出了MMC换流站绝缘配合的方案,确定了换流站避雷器参数和保护水平,结合适当的换流站设备绝缘裕度,最终得到了换流站设备的绝缘水平。     

考虑内部动态约束的MMC功率运行区间的确定及控制方法

为了正确评估模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的内部动态约束对运行区间的影响,提出一种通过求解MMC状态空间方程来获取MMC内部动态进而确定其功率运行区间的功率扫描方法。建立基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)系统的稳态模型,通过求解状态方程得出各功率点对应的状态变量;提出一种系统非正弦周期电气量极值的计算方法求解各内部动态约束的幅值;通过逐点扫描得到满足MMC内部动态约束和常规约束时的功率运行区间。针对功率设置可能越限的情况,设计保证系统满足内部动态约束的边界控制策略。在PSCAD/EMTDC中进行仿真,仿真结果验证了MMC功率运行区间确定方法的正确性及边界控制策略的有效性。     

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。     

一种全桥 zvs 高压直流变换器及其稳态分析

针对小型化行波管高压电源应用场合,研究一种全桥ZVS（zero-voltage-switching）倍压变换器。电路采用移相控制,并利用激磁电流拓宽了滞后管ZVS的负载范围。次级采用倍压整流和容性滤波技术,实现高效率、高电压、小电流、低噪声输出,降低了电路设计和制作难度。此外,漏感和整流电容之间的谐振可以减小整流管的电流应力,降低通态损耗。在对电路的工作原理和特性进行了分析和推导后,用PSPICE软件进行了仿真验证,给出了仿真结果。     

一种新的LLC倍压谐振变换器参数设计方法

提出了一种新的LLC倍压谐振变换器参数设计方法。首先,基于基波分析法分析了该拓扑的增益特性,然后推导出了LLC倍压谐振变换器主回路谐振电流峰值的表达式,给出了LLC倍压谐振变换器的ZVS导通条件,建立了变换器优化设计模型。最后,利用MATLAB优化方法对LLC电路进行了优化设计并对设计结果进行了实验验证。     

组合型DC/DC变换器控制策略研究

为了提高变换器输出功率,实现开关管的ZVS,根据两组以上变换器交错并联的电路拓扑,提出了一种带辅助网络的两路交错并联DC/DC变换器的控制策略.该控制策略可以实现变换器次级电压的交错,使得滞后桥臂利用另一全桥变换器产生的交错电流实现ZVS.最后运用Saber软件进行了仿真和实验,实验结果验证了该控制策略的正确性.这对大功率开关电源的研究具有实际指导意义.     

PR+虚拟阻抗复合控制的MMC环流抑制策略

为抑制模块化多电平换流器(MMC)内部的环流,提出了一种准比例谐振(PR)控制结合虚拟阻抗的复合环流控制方法。首先分析了MMC的拓扑结构以及内部环流产生的原因;其次设计了PR控制器,对桥臂环流二倍频谐波进行抑制,设计了虚拟阻抗实现对环流高次谐波的抑制;最后在MATLAB/Simulink平台上搭建了五电平MMC逆变电路模型。仿真结果表明,所提出的环流抑制策略能有效减小环流的交流波动幅值。     

Reducing input/output current ripple for driving converter by multiple technology

To improve the vehicle dynamic performance and ultra-capacitor operating circumstance,this paper studied the multi-current-two-quadrant converter applied to drive high power DC motor in ultra-capacitor electric bus(UCEB).Compared with normal current-two-quadrant converter,the multi-current-two-quadrant converter can reduce the motor armature current ripple and the ultra-capacitor current ripple.Moreover,it improves power capabilities,reliability and fault tolerant capability of driving system.After analyzing the structure and working principle of the multi-current-two-quadrant converter,the expressions of armature current ripple and the quantitative relationships between the ultra-capacitor power loss and duty cycle were derived.The simulation and experimental results showed that the multi-current-two-quadrant converter has great advantages in reducing the armature current ripple and ultra-capacitor power loss,which can improve the vehicle performance and overall efficiency.