有源中点钳位型三电平逆变器开关器件损耗均衡调制方法

三电平有源中点钳位型(Three-Level Active Neutral-Point-Clamped,3L-ANPC)逆变器可以克服传统三电平逆变器内外层开关器件损耗不均衡的问题,但是其实现损耗均衡的控制方法,一般要求在线计算开关器件温度进行直接控制,或者实时采集开关器件温度进行反馈控制,实现过程比较复杂.为在实现损耗均衡的前提下,同时降低控制器的复杂程度,本文提出一种按照工频周期轮换选择零电平开关状态的开关器件损耗均衡调制策略,分析了采用该方法时开关器件的换流过程以及损耗特性.在单相全桥3L-ANPC逆变器上的仿真结果表明,本文提出的方法简单易实现,可以有效减小开关器件的损耗不均衡程度.     

基于多目标模型预测控制的ANPC并网逆变器

三电平有源中点箝位(ANPC)并网逆变器能够平衡器件功率损耗,有效提高输出电能质量和效率.以三电平ANPC并网逆变器为研究对象,提出了一种多目标优化模型预测控制(MOO-MPC)算法,通过消除三电平输出可能产生多电平跳变的开关状态,可以减少模型的滚动优化次数.通过器件的开关动作损耗线性拟合,实时计算出各开关器件的功率损耗,并在目标成本函数中令不平衡损耗最小化.最后,通过算例分析验证了该控制方法的正确性和有效性.     

DC/DC变换电路中开关器件损耗计算及仿真

根据开关器件的物理模型,分析并计算了开关器件在DC/DC变换电路中的功率损耗。针对工程应用中开关器件损耗计算的实时性和精确性要求,利用功率开关器件手册提供的产品参数,分别计算了逆变部分的SiC MOSFET模块和整流部分的整流二极管的器件损耗。将计算值与PLECS仿真结果进行对比,结果表明该计算方法可得到较为准确的计算损耗,进一步提高了工程应用中损耗计算的准确性。     

改进型NPC拓扑结构在光伏并网逆变器的应用

传统三电平中点箝位(NPC)逆变器拓扑结构中不同开关器件承受的工作损耗不同,损耗分布会因光伏发电工作状态改变,因而大功率逆变器的散热问题急需解决。提出了一种新型NPC拓扑结构,通过控制策略的编程控制,使逆变器的开关器件有了更多的开关自由度,达到系统器件平衡散热,从而解决了逆变器的局部高温问题。系统采用功率可调的PWM策略实现了不同工作状态,且不影响系统的输出电流,通过新的硬件拓扑和控制策略实现了系统开关器件的损耗平衡。     

泰克示波器在电源测量与分析中的应用（二）

5有源器件测量:开关元件5.1开关器件的功率损耗理论晶体管开关电路在转换期间会损耗能量,因为在开关时二极管储存的电荷被释放,寄生电感和电容也会释放能量。"开通损耗"是指开关器件从断开转换到开通时损耗的能量。"关断损耗"是指器件从开通转换到断开时的损耗。5.2关断损耗图14以图表说明了关断损耗的计算。     

IGBT模型优化及其在Buck变换器中的功耗分析

以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的物理结构为基础,建立并优化器件的电路仿真分析模型,并对器件电路模型的开关特性进行了模拟分析,结果显示该模型基本能反映出IGBT的开关特性及开关过程中的拖尾效应;进而把该器件电路模型引入基本Buck变换器中,并对IGBT在Buck变换器中的功率损耗进行了仿真分析,结果显示随着门极控制信号的开关频率或占空比的提高,器件的功率损耗逐渐变大,其变化趋势可以为Buck变换器设计及电路工作条件的选择提供参考。     

基于软开关技术的PWM变频调速系统

软开关电力电子技术利用在零电压（零电流)条件下控制开关器件的导通和关断,从而在理论上实现了开关器件的零损耗。介绍一个基软开关技术的PWM变频调速系统。利用8051单片机组成控制系统,来控制IGBT的导通和关断。在主电路中,采用辅助二级管谐振极PWM逆变器来实现软开关技术。     

混合型MMC器件损耗分布优化控制方法

全桥-半桥1:1混合型MMC在正常稳态下工作于半桥型MMC模式,全桥及半桥子模块充放电行为几乎一致,子模块器件损耗分布极不均衡,特别是在逆变工况下,半桥子模块下部IGBT损耗尤为突出。为此,提出了基于全、半桥两类子模块差异化控制的器件损耗分布优化方法。首先,解析计算子模块器件损耗,以明确损耗不平衡的原因。其次,为改善器件损耗分布,在不影响设备输出外特性前提下,提出全/半桥模组解耦控制方法。然后,通过分析模组平均开关函数对器件通态及开关损耗的影响机理,以降低半桥子模块下部IGBT损耗为目标,推导出最优模组平均开关函数。最后,通过MATLAB/Simulink及PLECS仿真验证解耦控制策略的可行性及其对损耗分布优化的有效性。     

考虑器件损耗的DAB变换器最大输出功率分析

针对双有源桥DAB(dual-active-bridge)DC-DC变换器输出功率受变换器运行损耗的影响,对考虑开关器件损耗的DAB变换器输出功率进行特性分析。首先,根据DAB变换器不同工作模态与开关器件的工作特性,建立了双重移相调制策略下的开关器件损耗模型;然后,利用该模型推导出考虑开关器件损耗情况下的输出功率分布,并分析了该输出功率的特性,与理想输出功率相比,考虑器件损耗下的最大输出功率点向损耗偏小的方向发生了偏移,偏移趋势与开关器件的参数有关;最后,搭建了实验平台进行验证。实验结果证明了最大输出功率点偏移趋势的准确性。     

基于集成磁技术和恒频脉宽调制的谐振开关变流器

本文分析及研究了谐振开关变流器的工作原理和控制方法,建立了谐振开关变流器各个工作模式的转换条件;把开关变流器中所有主要磁性器件从结构上集中在一起,用一个磁性器件来实现,经过优化设计,磁芯当中的磁通变化量减小,从而降低磁芯损耗,减小磁芯体积。     

与换流器控制方式解耦损耗分析方法研究

模块化多电平换流器(MMC)避免了器件直接串联,大幅降低了器件开关频率,成为柔性直流输电和基于全控器件的新型高压FACTS装置采用的最主要拓扑。MMC换流器因其制控制方式多采用最近电平逼近方式,其开关规律难以准确表达,导致其损耗分析困难。在此提出一种损耗分析方法,该方法综合考虑影响损耗各因素,绘制了损耗随各因素变化总表,与仿真计算相结合,通过查表来计算MMC损耗,既实现了MMC损耗分析与控制方式解耦,又满足了仿真对算法快速性要求。结合算例,对该方法对MMC损耗特性进行了计算,并给出相应的分析。     

PWM控制算法对大功率变换器损耗影响的研究

开关器件损耗是大功率变换器损耗的主要组成部分,控制算法会对器件损耗产生明显影响.首先分析了开关器件的损耗构成及其理论计算方法,然后以电压型功率变换器为例,通过对比双极性与单极性SPWM、两态与三态滞环电流、准优化与二相调制SVPWM三组不同的控制算法,找出了共同的通过改进PWM控制算法降低开关器件损耗的措施,即合理使用零电压矢量,并对具体方法进行了初步研究.     

基于PLECS的车载SiC单相逆变器损耗研究

近年来,碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在电力电子领域的应用日益成熟。由于其具有损耗低、导通电阻小、开关速度快、频率高等优点,因此,当其应用在车载单相逆变器中时,可以通过提高开关频率来有效地减小磁性元件的体积,从而提高逆变器的功率密度,减轻重量。但随着开关频率的提高,逆变器的开关损耗也随之增加,因此SiC MOSFET单相逆变器的损耗分析在设计过程中至关重要。对车载SiC单相逆变器在单极性正弦脉宽调制(SPWM)下的开关器件损耗进行详细分析;在PLECS仿真软件中搭建SiC MOSFET单相逆变器的电路模型和器件损耗模型;最后搭建SiC MOSFET单相逆变器的实验平台,测试开关器件的损耗,验证损耗理论计算的正确性及损耗模型的有效性。     

模块化多电平换流器直流输电系统损耗的计算方法及其损耗特性分析

为了实现柔性输电工程的系统效率评估计算和换流器散热设计,模块化多电平换流器(MMC)的损耗计算非常重要。为此提出了一种MMC损耗的数字计算方法,通过在数字计算程序中复现出一个工频周期内各开关器件脉冲波形和各开关器件的电压波形和电流波形,并根据器件的关键参数得到各开关器件的损耗。利用所提方法可设计专门的计算程序,对基于MMC的柔性直流输电系统在全运行工况的损耗进行了详细的分析计算,并分析了各器件的损耗特性及其差异,以及开关频率和2倍频环流对换流器损耗的影响。     

一种双向隔离三电平DC-DC变换器电流有效值最小控制方法

针对双向隔离DC-DC变换器在传统"两电平H桥结构+移相控制"模式下进行功率传输所导致的开关器件承受电压应力大、变换器传输效率低等问题,提出一种"双边三电平半桥结构+电流有效值最小控制策略"方案。该方案将H桥结构替换为三电平半桥结构并在传统移相控制的基础上增加对变压器漏感电流有效值的控制,降低了变换器损耗和开关器件承受的电压应力并提高了变换器的传输效率。根据隔离变压器漏感电流有效值表达式与零电压开关条件,对电感电流有效值最小控制方法的控制曲线进行了详细推导,并根据该控制曲线设计了基于可编程逻辑器件的控制核心。采用新型Si C MOSFET开关器件搭建了物理实验平台。实验结果表明在所提方案的作用下开关器件所承受的电压应力、变换器损耗和变换器传输效率都得到了较大的改善,验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。     

级联多电平DVR逆变器的损耗分析和计算

由于级联多电平动态电压调节器(DynamicVoltageRestorer,DVR)自身的特点,在不同工作模式下,设备的损耗有所不同。当DVR工作于待机模式时,仅仅需要考虑多重变压器的空载损耗和逆变器开关器件的通态损耗;当DVR处于补偿模式时,需要计算多重变压器的铜耗和铁耗、整流电路损耗、逆变器和Boost电路开关器件的通态损耗和开关损耗。本文着重探讨DVR逆变器的损耗构成,介绍了计算开关器件通态损耗的方法,并利用器件供应商提供的开关损耗曲线给出计算开关损耗的方法,最终得到补偿模式和待机模式下DVR逆变器损耗功率。     

基于SPWM的三电平ANPC逆变器损耗平衡控制方法

有源中点箝位(ANPC)型多电平拓扑通过选择不同的电流通路可以使器件损耗分散在不同的开关管上。以三电平ANPC逆变器为研究对象,分析了在不同开关状态之间切换时各开关器件的损耗分布情况,采用正弦脉宽调制(SPWM)方法,提出了一种器件损耗分布平衡的控制策略。通过合理选择冗余状态使电流通过不同的路径,有效地实现了每相器件的损耗平衡。搭建三电平ANPC逆变器实验平台对提出的控制策略进行了验证。     

永磁直驱风电变流器的功率器件选型及损耗对比分析

设计风力发电系统变流器时,器件的损耗、冷却和最高工作温度决定了变流器设计的物理极限。当功率器件工作在设定的安全工作区时,导通损耗和开关损耗主导了器件总的损耗。本文对不同形式开关器件的损耗进行了理论分析和仿真计算,从器件本身损耗的角度,论述了在变流器功率器件的设计中选择不同形式功率器件的基本原则,为变流器功率器件的选择和损耗分析提供必要的参考依据。     

一种软开关PWM逆变器的ZVS条件分析

针对目前多数的软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,导致控制复杂这一问题,提出了一种新型的软开关PWM逆变器,用常规的SPWM能实现开关器件的ZVS,但是当调制度较大时,为实现ZVS,需要限制触发脉冲的最小宽度,这将会导致逆变器输出电流的畸变率变大.为解决这一问题,文中详细分析了实现ZVS的条件,介绍了一种通过选取合适的谐振电感值和耦合电感值,来取消最小触发脉冲宽度限制的方法.仿真和实验结果表明不限制触发脉冲的最小宽度,通过选取合适的电感参数值,开关器件也可以做到关断损耗为零.该软开关PWM逆变器可以有效地减小关断损耗,提高效率.     

串联H桥多电平变频器中的功率平衡方法

在串联H桥多电平调速系统中 ,为使一相中各串联H桥单元输出功率平衡 ,需要对其相应的脉冲循环控制进行研究。传统的等控制周期循环法虽能达到此目的 ,但功率器件开关动作次数多 ,损耗大。本文提出的错位等周期循环法 ,在大多数输出电压范围内 ,功率器件开关动作次数减少一半 ,可大幅度降低开关损耗 ,提高系统效率。