三电平悬浮斩波器性能研究

采用两电平控制技术的磁浮列车悬浮斩波器由于较大的输出纹波电流引起的悬浮力波动,影响了悬浮控制的精度和稳定性.提出了一种采用三电平控制的悬浮斩波器,分析了其主电路和工作原理,针对输出电流纹波、响应速度、输入电源电压对输出电流的影响等3方面进行了对比仿真分析,并给出了试验验证结果.     

基于三电平斩波器的双电磁铁磁浮系统控制方法

在电磁悬浮系统中,由于模型的强非线性,很难实现动子在不同气隙下的稳定悬浮,需要解决系统严重的非线性问题。同时,传统的两电平斩波器驱动方式会带来较大的电流纹波,减小电流控制精度。因此针对单自由度双电磁铁磁浮平台,建立了系统的二阶电流型非线性数学模型,通过三电平控制方法,减小悬浮电流纹波,且升高母线电压后不影响电流精度。结合PID控制器,设计了精确反馈线性化的双电磁铁工作电流切换模式,提出了单自由度磁浮系统全行程悬浮的控制方法。仿真和实验结果表明,在不同悬浮气隙条件下,设计的非线性控制系统能够实现悬浮体的稳定悬浮。     

四象限三电平悬浮斩波器研究

传统的两电平H桥磁悬浮斩波器结构简单,控制方便,但开关损耗大,效率低。在此介绍了四象限H桥悬浮斩波器三电平控制模式,其拓扑结构与两电平完全一致。基于PWM技术,控制斩波器开关的导通模式。理论分析表明,利用相位角相差180°PWM控制方式实现三电平控制,降低了负载电压应力,电磁兼容性也显著改善。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。     

前置电流型两象限斩波器的无刷直流电机控制器研究

研究了基于前置电流型两象限斩波器的无刷直流电机控制方法。介绍了电路的硬件结构,分析了利用该方法抑制电机的电流和转矩波动,改善电机制动特性的原理。在Matlab/Simulink环境下建立了控制系统的仿真模型,给出了仿真结果并与传统结构下的仿真结果进行了对比。结果表明,电流型两象限斩波器能够明显减少无刷直流电机电流和转矩波动,改善电机制动特性。     

低速磁浮列车悬浮斩波器性能优化研究

电磁悬浮(EMS)型中低速磁浮列车采用的H桥悬浮斩波器,具有控制方法简单、稳定可靠等优点,但存在开关损耗大、变换效率低、输入侧电流纹波大、电磁兼容性差等问题。通过理论分析,在控制方法、器件选型、结构设计等方面进行优化设计,达到减少损耗、提高效率,改善电磁兼容性能等目的。仿真和试验表明,通过以上优化设计的悬浮斩波器改善了悬浮控制环境,明显提高了悬浮控制系统的性能,具有重要的实用价值。优化后的悬浮斩波器已在中低速磁浮试验车上得到应用,取得了良好的控制效果。     

大功率增强器磁铁电源输入功率控制方案

本文提出了一种新型的增强器磁铁电源输入功率控制方案,新方案在输入整流器与输出斩波器之间加入升压斩波器,通过实时地控制升压斩波器输入滤波电感的电流波形,有效地抑制了增强器磁铁电源输入功率的低频波动,降低了电源对电网的电流冲击。新方案的有效性已经在2Hz 600A／600V增强器磁铁电源样机上得到证实。     

三电平NPC整流器控制及中点电位平衡控制技术

通过分析三电平中点箝位式整流器工作原理,建立了基于开关函数的三电平整流器的数学模型,提出了一种基于dq轴解耦的控制策略,对解耦后的电流以及电压进行双闭环控制系统设计,实现了有功电流和无功电流的无差调节以及直流侧电压的稳定.在简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上,提出了一种根据三相输入电流和中点电位的波动...     

高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器研究

提出一种高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器。该变换器不仅可以实现高升压比,显著减小变换器输入电流纹波,而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的四分之一。首先对变换器工作模态进行分析,推导了变换器电压增益。然后分析了悬浮交错三电平DC/DC变换器飞跨电容电压控制原理,给出了一种飞跨电容均压闭环控制方案。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

磁浮列车悬浮控制器主电路实时仿真

以中低速磁浮列车悬浮控制器主电路为研究对象,建立了充电回路和斩波器电路的数学模型。利用dSPACE实时仿真软件和硬件平台建立了悬浮控制器主电路仿真模型,并对充电回路和斩波器电路以及电流跟随情况进行了仿真验证和对比分析。仿真和测试结果表明,建立的悬浮控制器主电路仿真模型较为准确,为后续用仿真模型替代真实的悬浮控制器主电路提供了理论依据,为悬浮控制策略的开发与调试奠定了基础。     

单级三电平交流斩波器的控制策略研究

提出了新颖的单级三电平交流斩波器的电路结构及拓扑族.该电路结构由三电平变换器以及输入、输出滤波器构成,能够将一种不稳定的、劣质高压交流电直接斩波成稳定或可调的优质正弦交流电.其拓扑族包括Buck式、Boost式、Buck-Boost式等结构.该类交流斩波器适用于高输入电压AC/AC变换场合,具有单级功率变换,拓扑简洁,...     

软开关悬浮斩波器研究

传统型的两象限H桥悬浮斩波器具有结构简单、性能可靠的优点,但是它的开关损耗大,效率低,发热多,电磁干扰也很严重。随着电力电子技术的发展,有必要用新的技术改造传统型悬浮斩波器。本文介绍一种零转换软开关悬浮斩波器．它在悬浮算法上与传统型悬浮斩波器完全兼容,控制性能没有降低,而且实现了主开关管的零电压转换．开关管工作条件大为改善,正常悬浮时的效率提高到接近90％,电磁兼容性也显著改善。     

四象限软开关悬浮斩波器研究

传统的H桥悬浮斩波器开关损耗高、效率低、发热量较大,并且存在较严重的电磁干扰.为改善传统悬浮斩波器开关管的工作状态,将软开关应用到四象限悬浮斩波器中,使开关管发热较低,进而能够稳定工作.介绍了一种零电压转换四象限软开关悬浮斩波器,通过谐振电路的作用使主开关管工作在零电压导通状态.试验表明,采用软开关技术的悬浮斩波器的其...     

电磁轴承脉宽调制型开关功放的实现及电流纹波分析

传统两电平脉宽调制电磁轴承开关功放的电流纹波较大,导致电磁轴承中产生的纹波损耗较大.采用一种三电平脉宽调制方法,对电磁轴承开关功放电流纹波进行理论分析,结果表明该方法能够大大减小开关功放的电流纹波,具有传统两电平脉宽调制输出波形质量好、动态响应快等优点,且实现简单.最后通过计算机仿真和实验对该方法进行了验证,仿真与实验结果说明了该方法的可行性和有效性.     

零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压开关复合式PWM全桥三电平变换器，其中一个桥臂为三电平桥臂，另一个桥臂为两电平桥臂。三电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压的一半，可在宽负载范围内实现零电压开关；两电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压，它们利用变压器的漏感来实现零电压开关；该变换器的输出整流电压交流分量很小，可以减小输出滤波器，改善变换器的动态特性；其输入电流脉动很小，可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理，讨论参数设计，并且给出实验结果。     

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。     

Comparison Between Phase Number and Operation Mode of Multiphase Boost Chopper for Reducing Input Current Ripple

This paper describes the characteristics of a multiphase boost chopper on the basis of the difference between its phase number and operation mode. First, the paper presents a theoretical analysis of an input current ripple in a multiphase boost chopper controlled with CCM and DCM. For analyzing CCM, the input current ripple in an n‐phase boost chopper is expressed by a general formula using a duty ratio. This expression clarifies integrally the relations between the phase number and input current ripple. The current ripple in CCM is much lower than that in DCM for the tested four‐phase boost chopper. Furthermore, this paper presents a comparison between the converter efficiency and step response of a four‐phase boost chopper controlled in CCM or DCM. The efficiency in CCM is higher than that in DCM by 0.5%. The phase number affects the step response characteristics in CCM. However, it does not affect the step response characteristics in DCM. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 185(1): 57–66, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22398     

三电平结构SVG输出电流谐波分析及滤波器设计

研究三电平静止无功发生器主电路结构与调制方法。对三电平SVG输出电流谐波与纹波电流进行分析并利用双重傅里叶变换推导出三电平SVG输出电流公式并计算输出电流纹波。通过对输出电流纹波的计算,可以知道在达到相同电流纹波要求的情况下,三电平SVG输出滤波器逆变器侧电感值仅需要二电平时的2/3。在此基础上根据装置无功补偿能力、谐波抑制要求以及三电平SVG输出电流特点提出一种三电平SVG输出滤波器设计方法,使其在满足无功补偿能力的前提下,采用较小的电感实现较好的滤波效果。最后通过仿真与实验证明提出的设计方法的可行性。