恒定谷值电流型变频控制CCM单电感双输出Boost变换器建模与分析

以工作于电感电流连续导电模式(continuous conductionmode, CCM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Boost变换器为研究对象,提出恒定谷值电流型(fixed valley current mode,FVCM)变频控制技术。详细分析FVCM变频控制CCMSIDOBoost变换器的工作原理及工作时序,得到开关频率与主电路参数以及谷值电流参考值的关系式。采用时间平均等效电路建模方法,推导CCM SIDO Boost变换器的控制–输出、控制–电感电流、交叉影响阻抗等传递函数。建立FVCM变频控制CCMSIDO Boost变换器的小信号模型,计算闭环输出阻抗和交叉影响阻抗传递函数,并从负载瞬态性能和交叉影响特性两方面,与传统的共模–差模电压型控制进行对比分析。研究结果表明:与共模–差模电压型控制相比,FVCM变频控制提高了CCMSIDOBoost变换器的瞬态响应速度,抑制了输出支路间的交叉影响。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。     

固定导通时间分段双频率控制CCM Boost PFC变换器

为提高电感电流连续导电模式(CCM) Boost PFC变换器的动态响应性能,提出固定导通时间分段双频率(Piecewise Constant On time Bi frequency, 分段COT BF)控制技术。分段COT BF控制器电流内环与电压外环解耦,获得宽带宽的电压外环以提高PFC变换器的瞬态响应速度;采用变频控制,降低输入电压峰值点附近的开关频率,减少开关损耗从而提高效率。研究结果表明,与平均电流控制CCM Boost PFC变换器相比,分段COT BF控制CCM Boost PFC变换器具有更快的响应速度、更高的效率,同时保持高功率因数(PF)和低总谐波畸变(THD)。     

两种逆变控制技术下输出电压稳定性比较分析

分析了当逆变电源采用传统的电流电压瞬时值双环控制且开关频率固定时,系统在突加负载情况下出现的输出电压严重下降问题.提出了增加电压有效值环的三环控制技术,并对其动、静态特性进行了详细分析,在此基础上设计了系统的硬件电路,给出了实验波形.     

电压型PWM整流器控制策略的研究

介绍了电压型PWM整流器的基本原理及其直接电流控制技术中的一种控制策略——固定开关频率PWM电流控制。分析了固定开关频率PWM电流控制系统的性能,并搭建仿真模型进行了仿真。研究和分析表明其具有较快的电流响应、算法简便、物理意义清晰且易于实现等优点,又由于开关频率固定,因而网侧变压器及滤波电感设计较容易,有利于限制开关损耗。     

变频调速系统中异步电机电压(电流)—频率的协调控制

本文以改善异步电机变频机械特性为目标,研究了电压(电流)一频率的协调控制问题。分析比较了三种运行方式(恒压频比、恒磁链和恒最大转矩)的机械特性和调节特性。根据宽范围变频运行时的数学模型导出的指令电压(电流)函数发生器,可用来构成各种控制系统,实现不同运行方式下电压(电流)和频率的协调控制。     

动态电压调节开关变换器的定频导通时间控制

对动态电压调节(Dynamic Voltage Scaling,DVS)开关变换器的定频导通时间(Constant Frequency Turn-On Time,CFOT)控制技术进行了研究,在恒定导通时间(Constant On-Time,COT)基础上,通过引入输入电压前馈和输出参考电压反馈环路,实现不同输入、输出电压条件下DVS开关变换器保持开关频率恒定。研究结果表明,CFOT控制不仅继承了传统COT控制环路设计简单、无需误差放大器及其相应的补偿网路、瞬态响应快的优点,而且消除了输入、输出电压变动对开关频率的影响。     

三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制（pulse width modulation,PWM）整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制（direct power control,DPC）的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVAl20智能功率模块,设计50kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10kHz、5us的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC—SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。     

恒定导通时间双频率控制开关变换器

本文提出并研究了一种新型开关变换器控制技术——恒定导通时间双频率(COT-BF)控制技术。COT-BF控制技术利用两组预先设定的具有相同导通时间但不同开关频率的控制脉冲,实现对开关变换器输出电压的调整。COT-BF控制器实现简单,无需误差放大器及其相应的补偿网络。本文以电感电流断续导电模式(DCM)Buck变换器为例,研究了COT-BF控制开关变换器的工作原理及控制策略,并进行了实验研究。实验研究结果表明,COT-BF控制DCM Buck变换器具有比传统电压型脉冲宽度调制开关变换器更快的瞬态响应速度和更低的电磁干扰。     

单相级联H桥整流器电压平衡控制策略

以无工频变压器牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,构建了其数学模型,在电压电流双闭环控制策略的基础上,引入无锁相环技术,改进瞬态电流控制策略。实现了系统发生扰动时,网侧电流对电压相位频率的快速精确追踪。进一步地,对传统附加平衡电压控制策略加以改进,增加模糊控制技术,解决了CHBR在非理想电网或负载大范围投切载时,存在的直流侧各级电容电压不平衡、压差大等问题。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真,对所提策略在CHBR运行时的快速响应和抗干扰能力进行了验证。     

基于永磁同步电机转子位置变化的混合开关频率调制技术

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究.首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分析了高频边带谐波电流产生机理.其次,基于电机转子电角度位置变化提出了新型混合开关频率调制策略,以减少电压源逆变器工作过程中产生的谐波成分,优化边带谐波电流响应.最后,通过合理设定电机参数,对电机稳态运行过程中的逆变器开关频率进行在线调节以降低谐波电流及其相应的扩展频谱.仿真过程中进一步对固定开关频率、传统随机开关频率及新型混合开关频率控制策略的边带谐波电流进行了对比分析.结果表明,相比于传统随机调制策略,所提出的新型调制技术对开关频率及其倍频附近的边带谐波成分有较好的抑制效果,进而验证了所提出方法的有效性.     

具有共谐振支路的定频倍压型宽增益LLC谐振变换器

宽增益和高性能是LLC谐振变换器应用于电动汽车、可再生能源系统等领域的关键,而传统变频控制下存在开关频率范围宽、电压调节性能差的问题。为此,基于倍压整流结构提出一种共谐振支路的改进型拓扑,设计了定频变占空比的调制策略。首先给出了变换器的拓扑介绍及工作原理;其次根据增益特性分析了电感比和品质因数对增益的影响,根据零电压导通(zero voltage conduction,ZVS)条件对参数进行了约束;最后比较了变换器性能。仿真及实验表明,该变换器可实现宽输出电压调节,具有良好的软开关性能。相比于传统变频控制,始终工作在最佳谐振频率点,电路中循环电流小。     

宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通（ZVS）。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100～300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

双频率控制开关变换器低频波动现象抑制方法

针对传统双频率控制技术应用于电感电流连续导电模式开关变换器时存在的电感电流和输出电压低频波动问题,在介绍该技术控制原理的基础上,建立了输出电容储能迭代模型,利用该模型揭示了一个开关周期内电感储能变化量不为零是产生低频波动现象的根本原因。为解决此问题,通过将电感电流信息引入反馈控制环路,提出并研究了峰值电流型固定关断时间双频率控制技术,分析了该技术的工作原理和低频波动现象抑制机理。通过与传统双频率控制技术进行仿真和实验对比研究,结果表明峰值电流型固定关断时间双频率控制方法能够有效抑制低频波动现象的发生。     

光伏系统并网逆变器控制策略

太阳能作为一种新型的可再生能源近年来得到了广泛的应用。光伏并网技术成为有效利用太阳能发电的核心和关键。通过分析传统光伏并网逆变器控制策略,提出一种具有功率跟踪的固定开关频率的电流控制技术。仿真结果表明,并网电流与电网电压基本同频同相,并网系统的功率因数近似为1,满足设计要求。     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

一种新颖低成本ZVS型磁控管用变频电源

针对传统磁控管电源成本高、效率低以及被加热食物冷热不均、口感差等问题,研究了一种基于Class E准谐振电路的磁控管用软开关变频电源,该电源用高频变压器代替Class E电路中的谐振电感,在实现软开关的同时可以通过改变开关频率调节磁控管的输出功率。根据磁控管的伏安特性建立负载的等效模型,并结合仿真波形分析了电路的工作过程,建模推导出变换器的电压增益与开关频率间的关系,并根据两者间的关系曲线确定开关频率的工作范围。制作了一台1 k W的变频电源样机,实验结果表明该变换器可以实现零电压开关(ZVS)及对输出功率的变频控制。     

PWM逆变器的建模与双环控制策略

为准确分析有源逆变器的运行特点,根据系统控制策略的需要,在考虑了有源逆变器输出的基础上采用开关函数法建立了有源逆变器的开关周期平均模型。提出一种前馈加双环控制的控制策略,它的双环控制包括一个电感电流内环控制和一个瞬时电压外环控制。仿真结果显示该系统有很好的正弦波输出波形,快速的动态响应和高精度的输出电流。     

基于载波相移SPWM技术的电流型有源电力滤波器的研究

组合变流器载波相移SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机组合。它具有等效开关频率高，开关损耗小，动态响应好，传输频带宽等优点。该文在电压型组合变流器相移SPWM技术研究的基础上，对电流型组合变流器相移SPWM技术进行了探讨。并从二逻辑SPWM技术出发分析了三逻辑SPWM技术和电流型组合变流器相移SPWM技术的数学关系。在此基础上，提出一种基于载波组合相移技术的电流型有源电力滤波器，在较低的开关频率下实现了等效的高频载波效果。通过仿真和实验验证了这种技术在有源电力滤波器中的应用的实用性和可行性。     

三相有源电力滤波器不定频滞环电流控制研究

为改善传统滞环电流控制方法中开关损耗及开关频率过大的问题,对三相并联型有源电力滤波器的电容中点式主电路及工作原理进行分析,提出一种基于电压空间矢量脉宽调制的不定频滞环电流控制方法,该方法能够有效降低平均开关频率,减小误差电流.利用Simulink进行了系统仿真分析和实验,并对不定频滞环电流控制算法及滞环电流比较算法进行...