基于电流斩波控制的开关磁阻电机脉冲宽度调制占空比解析计算法

该文提出一种基于电流斩波控制的脉冲宽度调制(PWM)占空比解析计算方法,用以解决开关磁阻电机驱动系统电流斩波控制方式下电流脉动大的问题。结合电流斩波控制原理和实际控制过程,分析了斩波电流脉动大的主要原因。根据开关磁阻电机的电磁关系,分别推导了使绕组电流在小电感区单调上升并恰好达到给定参考电流,以及在电感明显上升区使绕组电流基本保持恒定的PWM占空比计算公式。提出一种通过实验测定小电感区电感值与电感明显上升区绕组电感对转子位置斜率的方法,对不同绕组电流条件下的斜率进行了曲线拟合,并将该曲线用于PWM占空比的在线计算。最后,与传统电流斩波控制法进行对比实验,结果证明PWM占空比解析计算方法有效地减小了电流脉动,提高了电机的控制性能。     

基于电流软斩波的开关磁阻电机分段PWM变占空比控制

开关磁阻电机在启动和低速运行时常采用电流斩波控制,但是实际应用中会出现电流超出滞环区间的现象,由此带来较大的电流脉动和转矩脉动。该文对这种现象进行分析,并结合脉宽调制技术和分段控制,提出一种优化的基于电流软斩波的开关磁阻电机分段脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)变占空比控制方法。该方法通过改变PWM占空比调节绕组两端励磁和退磁电压,并依据电感线性模型进行区间分段,不同导通区间采用不同的占空比。通过仿真得到不同速度、参考电流下的最优占空比,拟合出占空比–转速–电流函数关系式。最后通过仿真和实验对该文的控制方法进行验证,证明优化后的控制方法能够克服传统软斩波控制的缺陷,达到较好的电流跟踪效果,具有较高的实际应用价值。     

考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法

以半桥电压型PWM变换器为例,分析了补偿电流跟踪特性与变换器直流电容中点电压和交流电源电压的关系,提出了直流电容中点电压、交流电源电压和指令电流之间转换的方法。将指令电流转化为交流电源电压的附加分量,与原交流电压之和作为新的交流电压,应用于电压型PWM变换器电流控制,得到一种考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法。所提方法可以克服原有变环宽准恒频电流滞环控制方法在指令电流变化较大时开关频率不稳定的不足,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于变环宽控制的三相双向DC／DC变换器研究

为了实现储能变流器控制精度高、响应速度快的要求,将模拟电路作为主控制系统硬件电路。控制方式选用了跟踪速度快、易实现的滞环控制,并且针对传统滞环控制存在开关频率不稳定的缺点,采用了变环宽控制的方式。此外主电路采用了三相双向DC／DC变换器结构,提高了整个系统的开关频率,减小了总输出电流的脉动幅值。     

基于预测电流控制算法的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对传统开关磁阻转矩脉动抑制策略中采用电流滞环控制方法带来的电流动态跟踪能力弱而引起转矩脉动大这一问题,提出一种基于线性转矩分配函数策略下的无差拍电流预测方法,提高电流跟踪特性,减小因电流跟踪能力弱引起的转矩脉动。根据电机运行中电流分布特征及电流变化率,灵活选择"正压零压"、"负压零压"等PWM调制模式,确定最佳的功率变换器励磁、续流、退磁模式组合,提高在不同运行模式下电流控制的准确度,在不增加开关频率或改变滞环宽度条件下,使实际电流时刻跟踪给定。搭建三相12/8极开关磁阻电机仿真模型及实验平台,考虑磁场饱和、高速运行、低速运行、负载突变等工况,对转矩脉动指标进行对比。实验结果表明,在线性转矩分配策略下电流预测控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,提高电机运行效率。     

电压型滞环控制的同步Buck变换器

阐述了电压型滞环控制和同步Buck变换器的基本原理，并对两项技术结合起来的电压型滞环控制的同步Buck变换器进行了详细的分析：对电压型滞环控制与传统电压型控制在负载瞬态变化时的输出电压进行了仿真比较。结果表明该控制方案所具有对负载瞬态变化有近乎同步响应的优点。在实际应用中采用TI公司的TPS5210芯片实现了滞环控制，验证了仿真结果。最后简要给出了对电压型滞环控制的开关频率进行估算的方法，     

基于电流滞环的开关磁阻电动机控制方法

在开关磁阻电动机系统中电流斩波控制和角位置控制是最常用的主要有两种控制方式。介绍了一种电流内环采用滞环控制的开关磁阻电动机控制方法。通过设定滞环环宽,将电机相电流控制在给定电流上、下一个环宽内,这样既可及时迅速地跟踪给定的电流,避免电机起动过程中的电流过大现象,又能快速地响应外环转速的变化,实现快速稳定的控制电机。内环采用新型的滞环电流控制后,简单有效地解决了传统控制策略中电流斩波动态响应慢、角位置控制复杂的弊端。     

基于电流跟踪的电子负载控制方式研究

为了达到交流电子负载实时跟踪模拟负载参考电流的目的,参考Delta变换器的工作条件,通过对交流电子负载三角波调制方式和滞环控制方式工作特性的理论分析,对比了两种方式的优缺点:三角波调制方式的开关频率固定,电流跟踪误差在三角波幅值之内,低频时电流跟踪精度较差,放大器增益有限,电流误差开关周期平均值不为0,易产生低次谐波,含有三角波同频及其倍频谐波,当电流误差波形斜率高于三角波斜率时,比较器会出现多个相交比较点,导致很高的开关频率;而滞环电流控制电流响应快,但谐波丰富,不利于滤波。推导得出了滞环宽度和开关频率的函数关系,提出了一种固定开关频率的滞环控制方式,并通过仿真计算验证了该控制方式的优越性。     

基于电流斩波的开关磁阻电机转矩脉动减小策略研究

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SR电机)在起动和低速运行时通常采用电流斩波控制(CCC)方式,该控制方法具有简单直接、可控性好和开关损耗小的特点,但同时也存在转矩脉动较大的缺点。本文在传统的电流斩波控制方式基础上,设计了可以改变斩波限的滞环比较器,通过使电流波形优化来达到转矩脉动减小的目的。仿真结果证明了该方法的合理性、有效性,为实际SR电机电流斩波控制系统的设计和转矩脉动的减小提供了新的思路。     

并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究

根据并网PWM逆变器运行特点,分析论述了两态滞环调制和三态滞环调制工作原理。研究和设计了一种具有倍频效果的三态滞环控制逆变器并网系统及其状态转移控制逻辑。在并网效率、并网电流脉动和开关频率等方面对两种滞环控制方式进行了对比研究。Pspice仿真和样机实验验证了在输出电流和环宽设定相同的情况下,三态滞环调制较之两态电流滞环调制具有倍频控制的效果,可在相对低的开关频率下获得较快的动态响应,有利于降低功率管开关损耗,提高并网系统运行效率。系统可实现功率因数为1的并网电流输出,且具有稳定性好、电流脉动小等优点。     

绕组互感对C—DUMP变换器供电的无刷直流电机运行特性的影响

储能电容电压是无刷直流电机新型功率变换器（C-dump变换器）的关键参数,它的选择受多种因素影响,其中电机绕组对其影响最大,该文从理论上分析了绕组互感对C-dump变换器供电无刷直流电机运行特性的影响,给出了考虑绕组互感时储能电容电压的选择方法。文中对是否考虑绕组互感的情况进行了仿真比较,最后进行了实验验证,仿真与实验结果验证了该文理论分析的正确性。     

Analysis,design and implementation of a high‐voltage gain DC‐DC converter

An interleaved DC‐DC converter with soft switching technique is presented. There are two converter modules in the adopted circuit to share the load power. Since the interleaved pulse‐width modulation (PWM) is adopted to control two circuit modules, the ripple currents at input and output sides are naturally reduced. Therefore the input and output capacitances can be reduced. In each circuit module, a conventional boost converter and a voltage doubler configuration with a coupled inductor are connected in series at the output side to achieve high step‐up voltage conversion ratio. Active snubber connected in parallel with boost inductor is adopted to limit voltage stress on active switch and to release the energy stored in the leakage and magnetizing inductances. Since asymmetrical PWM is used to control active switches, the leakage inductance and output capacitance of active switches are resonant in the transition interval. Thus, both active switches can be turned on at zero voltage switching. The resonant inductance and output capacitances at the secondary side of transformer are resonant to achieve zero current switching turn‐off for rectifier diodes. Therefore, the reverse recovery losses of fast recovery diodes are reduced. Finally, experiments based on a laboratory prototype rated at 400 W are presented to verify the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

交错控制双Boost型DC/DC变换器

提出一种交错控制双Boost型变换器,其包含有2个Boost单元,对应开关管的驱动信号相位差180°。对其在1个开关周期内的6种开关模态的开关通断情况和主要电压、电流的变化情况进行了详细介绍,并对变换器的性能特点进行了深入分析。实验结果表明该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流、电压应力;与传统的Boost型DC/DC变换器相比,在输入、输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小,这是因为其输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的2倍,达到了倍频的效果。     

改进型零电压转换PWM软开关功率变换器的实现机理分析

为改进传统谐振缓冲功率变换器(RSI)应用于高精度场合纹波较大的问题,提出一种改进型零电压转换(ZVT)脉宽调制(PWM)软开关功率变换器。通过LC环节减小输出电流纹波,并采用负载分段实现软开关的方式。轻载下利用交变的滤波电感电流实现主开关器件的零电压开通,重载下通过合理的导通谐振回路实现软开关,同时辅助开关器件实现零电流开关。该拓扑可采用PWM控制,具有效率高、纹波噪声小和开关频率固定的优点。通过分析电路的实现机理,对各工作时区进行解析计算,并给出实现软开关的条件。最后通过实验,在200kHz的开关频率下,验证了电路的有效性。相比于硬开关,效率得到了很大的提升,而相比于RSI在效率上虽有降低,但输出噪声却大幅减小。     

一种新型零电流零电压开关功率因数校正全桥变换器

介绍一种单级式零电流和零电压开关功率因数校正全桥变换器，利用变压器的漏感和输出电容的储能，在很宽的负载范围内实现了超前管的零电流开关；而通过移相控制方式，利用开关管的结电容则实现了滞后管的零电压开关。由于软开关的实现不需要任何其它的辅助元件，所以与通常的零电流开关PWM Boost全桥变换器相比，该变换器结构简单，容易实现。通过对电路的运行机理和工作模态的分析，可以看出该变换器能同时实现功率因数校正、AC／DC转换、输出电压调节和电气隔离，实验结果证明了该变换器的优越性。     

Control system for a PWM-based STATCOM

The always-increasing switching frequency of modern solid-state power switches, together with the application of multi-converter topologies, make it possible to use pulse width modulation (PWM) in high power applications of STATCOMs (static synchronous compensators). This paper investigates the control system for a PWM-based STATCOM. First of all, a discrete-time model of the STATCOM is derived to take into account the discrete-time implementation of the controller. Secondly, the control algorithm is detailed. It ensures decoupled control of the real and reactive power exchanged between the power converter and the electric-energy system. This is necessary to control the DC capacitor voltage during transients of the exchanged reactive power. Finally, the control of the capacitor voltage is explained in detail. The controller is tailored to keep the capacitor voltage almost constant in spite of the fast control of the reactive power. This helps to reduce the capacitor size significantly. The main contributions are illustrated using a 15 kVA laboratory prototype     

基于交错控制的三电平升压型DC/DC光伏控制器研究

提出了一种应用于非隔离光伏并网系统的前级DC/DC三电平升压型变换器及其控制方法。该变换器采用Boost三电平(Boost Three-level,Boost-TL)拓扑结构,分析了其工作原理,推导并建立了系统的数学模型。为了减小输出电压和电感电流纹波,提出了采用两开关管移相180°的交错控制策略。同时,针对直流母线中点电位不平衡问题,通过采取一种调整开关管导通时间的方法,实现了两输出电容电压的平衡。该变换器具有体积小、器件电压应力低和转换效率高的优点。最后,搭建了23 kW的实验平台,通过仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

A modified C-dump converter for variable-reluctance machines

A new type of converter for variable-reluctance-machine (VRM) drives is described. In this converter topology, the energy extracted from an ongoing phase is stored in a dump capacitor. The energy stored is consequently used either to quickly turn on the next ongoing phase or to energize the conducting phase frequently during the conduction interval instead of being returned to the supply as for a conventional C-dump circuit. Since, the additional switch used to pass the energy to the C-dump capacitor is switched under a relatively-low-voltage condition and its switching frequency is relatively low, the rating of the additional switch is modest. The major advantage os this converter is that it uses a low-switching device/phase ratio while achieving better performance characteristics than the other topologies     

新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波,减弱开关管电压应力、减小变换器的体积,本文将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中,提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容可以使本文提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力,同时还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

Unity-power-factor PWM converter with DC ripple compensation

The generation of harmonics and their subsequent propagation into power lines is a topic of increasing concern to power-supply authorities. To prevent obstacles in the power system, a unity-power-factor PWM converter will be applied at ac-dc power conversion plants. However, the PWM converter, especially at single-phase circuit, has some serious defects, including low-frequency ripple current that flows into the dc line and gives rise to a low-frequency ripple voltage that appears on the dc output. In usual cases, it is necessary to connect a very large capacitor or a passive L-C resonant circuit to the dc line for reduction of low-frequency ripple voltage. However, when batteries are connected to the dc output, most of the dc ripple current flows into the battery even if the above circuits are used, because the impedance of the battery is very low compared to that of the circuits. The low-frequency ripple current causes power loss on the battery and the temperature rises. It is well known that the life of a battery is deeply influenced by the temperature. The ripple current, therefore, should be reduced as low as possible. To accomplish reduction of the low-frequency ripple current, a novel topology for the PWM rectifier is presented in this paper. The main circuit is constituted by adding only a pair of switching devices to the conventional PWM converter circuit. With a simple control technique, the ripple energy on the dc line is converted into stored energy on the input ac capacitors through additional switches. The theoretical characteristics are obtained by using the state-space averaging method. The effect of ripple reduction is confirmed by experiments using a breadboard setup. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(1): 51–62, 1998