输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究

输入串联输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流。文中首先从能量的角度出发,分析了输入串联输出并联型直流变换器的输入均压和输出均流之间的关系,指出输出均流控制不能保证输入均压,而输入均压控制可以确保输出均流;然后提出一种新的输入均压的控制方法,在保证输入均压和输出均流的同时,该方法可以实现输入电压的均压控制与输出电压的调节相解耦,有利于分别独立设计各个输入电容电压和输出电压的闭环控制,同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到了减小;仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

输入串联输出并联全桥变换器均压均流的一种方法

本文以输入串联输出并联全桥变换器为例．分析了该变换器输入分压电容不均压和输出不均流的原因；提出了一种具有三个闭环的交错控制策略，均压环的输出分刖校正两个电流内环的给定值．使输入电压高的模块输出电流变大，输入电压低的模块输出电流变小．从而实现该变换器输入分压电容的均分和输出的均流．而且．交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到减小，文中最后给出了仿真和实验结果．以验证本方法的有效性。     

输入串联输出并联全桥变换器的均压均流的一种方法

该文分析了输入串联输出并联的双全桥变换器输入不均压输出不均流的原因；提出了一种具有三个闭环的交错控制策略，均压环的输出分别校正两个电流内环的给定值，使输入电压高的模块输出电流变大，输入电压低的模块输出电流变小，从而实现该变换器输入电压均分和输出电流的均流；同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波容得到了减小，论文最后给出了仿真和实验结果，以验证该方法的有效性。     

输入并联输出串联的半桥变换器研究

在高输出电压、大功率的应用场合,单个变换器模块很难满足高输出电压、大功率设备的要求,存在变换器输入端功率器件电流应力过大,变换器次级电压偏高、整流二极管电压应力大和反向恢复时间长等问题。为此,以半桥变换器为基本单元,提出了一种适合于高输出电压、大功率应用场合的输入并联输出的串联半桥组合式变换器。该拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样大大减少了主电路中电容的数量,结构简单。分析了该组合式变换器的特点和规律,对其产生不均压不均流的因素进行了探讨并提出了相应的均压均流控制方案;进行了控制回路的设计,同时引进交错控制技术。仿真结果表明,它具有很好的均压均流效果及良好的输出特性,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

输入并联输出串联AC/AC变换器的研究

传统两电平AC/AC变换器的开关管电压应力高,输出电压和输入电流谐波含量较高。针对此问题,基于多模块串并联组合变换器的相关技术,提出了一种输入并联输出串联(IPOS)电流源高频交流环节AC/AC变换器。为保证该变换器的正常工作,研究并提出了一种均压控制策略。此控制策略实现了该变换器在4种工作模式下的输出均压和输入均流。实验结果验证了该变换器的工作原理和控制策略的正确性,该变换器适用于较低输入电压和较高输出电压交流电能变换场合。     

输入串联输出并联直流变换器建模与解耦控制

输入串联输出并联直流变换器系统(Input-Series Output-Paralleled，ISOP converter)十分适用于高输入电压大功率场合。每个DC-DC模块输入电压均分、输出电流均流是其正常工作的关键。本文提出的一种新颖的输入均压控制方法，在确保模块输入电压均分、输出电流均流的同时，使得控制各个模块输入电压的同时不影响输出电压的调节，有利于分别独立设计输入电压控制闭环和输出电压的控制闭环。本文选择全桥(Full Bridge，FB)变换器作为基本的DC-DC模块，建立了FB-ISOP小信号数学模型，基于该控制方案将整个FB-ISOP解耦为多个单输入单输出的控制闭环。并以两个全桥输入串联输出并联为例，给出了闭环调解器的设计方法。论文最后给出了实验验证。     

输入并联输出并联半桥变换器均流分析和试验

以半桥变换器为基本单元,提出了一种适合于低电压、大电流的输入并联输出并联半桥组合变换器。该结构利用单个半桥变换器本身的电容作为输入均压电容,无需另加输入均压电容;拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样减少了主电路中电容的数量,结构简单。对变换器进行了统一建模,分析了其特点和规律,并对不均流因素进行了探讨。提出了相应的均流控制方案,同时引进了交错控制技术。仿真和试验结果表明,具有很好的均流效果和输出特性,证明了该拓扑结构及其相应控制策略的正确性。     

极端条件下输入串联输出并联直流变换器均压控制策略

输入串联输出并联直流变换器十分适用于高输入电压、大功率的直流变换场合.要保证该变换器正常工作,就必须保证输入电压均压与输出电流均流.然而现有的控制策略在轻载以及短路等极端情况下无法实现均压,导致模块间不平衡工作,甚至损坏输入电压过高的模块.本文首先从能量的角度出发分析极端条件下不均压的原因,然后对输入均压控制策略进行改进,改进方案在保留原有控制策略优点的同时,实现了轻载时的输入均压以及短路时的模块输出电流限流.在此基础上,进一步提出一种功率可调的辅助电路,对改进的控制策略进行补充,简单有效地将模块输入电压抑制在允许范围内.实验结果验证了控制策略以及辅助电路的有效性.     

输入串联输出并联变换器的输入均压稳定性分析

输入均压是输入串联输出并联(input-series output- parallel, ISOP)变换器稳定工作的保障。通过分析ISOP系统的输入电压与等效电阻及输入电压与输入功率的关系,提出实现输入均压稳定的必要条件,并给出两个输入均压稳定判据,判断ISOP系统的输入均压稳定性。分析ISOP逆变器输出有功功率和无功功率的传输过程以及对输入均压稳定性的影响,并用所提出的稳定判据证明ISOP逆变器的输出均流控制策略不能实现输入均压稳定,而输入均压控制策略可以实现输入均压稳定。通过实验验证了稳定判据及分析的正确性。     

基于电压前馈的输入串联输出并联型直流变压器反下垂控制策略

以双有源全桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器为基本功率单元的输入串联输出并联(inputseries-output-parallel,ISOP)型直流变压器(DC solid state transformer,DCSST)十分适用于直流电网互联或大规模新能源汇集等高压大容量应用场合。文中针对现有的反下垂控制方法无法兼顾均压/均流特性与输出电压调整率的缺点,提出了一种电压前馈的反下垂控制方法。通过引入输入电压均值前馈实现了直流变压器输入电压与输出电压的解耦,使得直流变压器在实现均压/均流运行的同时,具有较好的稳压性能。最后,于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了以DAB变换器为基本功率单元的三单元ISOP型直流变压器仿真模型,对所提出的算法进行了对比实验验证。实验结果表明:该方法可以实现直流变压器各模块的传输功率平衡,同时具有较好的稳压性能。     

串-并组合式正激变换器的均压控制

对串-并组合式双管正激变换器的输入端电压不均的问题提出了一种新的控制电路。采样输入端串联分压电容上的电压偏差信号,并把它分时叠加于两交错串联模块主开关管的瞬时电流采样信号上,应用峰值电流控制原理,直接调节两主开关管的占空比,实现其输入端功率均衡及均压。仅用一个交错PWM控制芯片和一个电压调节器,就可以同时实现对该组合式变换器的交错PWM、输出稳压和输入均压的综合控制,结构简单、控制方便。500W样机的实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

改进型交错并联Buck变换器的通道控制

交错并联Buck变换器采用通道控制能有效提高变换器的轻载效率,但是减小导通通道数后,总输出电流纹波显著增加,基本丧失了交错并联的优点。针对这一问题,提出一种改进型的交错并联Buck变换器的通道控制方案,随着负载电流的减小,改变导通通道数的同时改变各通道控制脉冲的相位,在提高变换器轻载效率的同时,减小输出电流纹波,使交错并联技术在通道控制中的优点发挥到最佳状态。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

一种输入低压大电流/输出高电压高频组合式直流变换器

针对飞机航空电源高可靠性和高功率密度的要求,提出并采用了一种输入低压大电流/输出高电压的组合式变换器.该组合式变换器以双管正激变换器为基本构成单元,输入端同时采用电路模块并联和功率开关管并联方式来提高输入导电电流能力,输出端采用电路串联的方式来提高输出电压能力.由于采用交错并联(interleaving)控制技术、以及利用功率MOSFET导通电阻的正温度系数特性,组合式变换器除具有双管正激变换器的内部桥臂抗直通能力强的优点外,还具有所有功率开关管自然均流、输入输出电压增益高、输出端二极管电压应力低、以及输入和输出滤波器体积小重量轻等特点.本文对该组合式变换器拓扑进行了详细的分析和仿真,并应用于某型号航空电源.     

一种改进型IPOS模块化LCC谐振变换器控制策略

模块化技术可有效提高变换器容量,广泛应用于高压大功率场合.但由于模块间参数差异,各模块输出电压往往难以均衡,使得变换器难以稳定工作.针对输入并联输出串联IPOS(input-parallel output-series)模块化LCC谐振变换器,提出了一种改进型控制策略,主模块采用脉频调制PFM(pulse freque...     

交错串联-并联双管正激变换器的一种均压方法

分析了交错控制输入串联输出并联组合式双管正激变换器输入端不均压现象及其起因。在此基础上提出新的控制策略。采样输入端串联分压电容电压的偏差,分时叠加于两交错串联模块主开关管的瞬时电流采样信号,应用峰值电流控制原理,直接调节两主开关管的占空比,实现其输入端功率均衡及均压。仅用一个交错PWM控制芯片和一个电压调节器,就可以同时实现对该组合式变换器的交错PWM、输出稳压和输入均压的综合控制,无需额外的同步电路和均压控制器。1 kW样机的仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

风能并网系统中双Boost变换器的研究

对直驱式风力发电系统中交错并联控制器的研究和控制进行了较为深入的分析,得出了单Boost电路下的小信号模型下的传递函数,并据此设计了PI参数。对并联的Boost电路的均流控制和控制时的电流采样时间进行分析。对此,在3.5 kVA的并网逆变器上进行了实验验证,实验结果验证了设计的正确性和价值。     

模块化多电平换流器电容电压的分布式均衡控制方法

子模块电容电压的均衡控制是模块化多电平换流器(MMC)的关键问题,通常的做法是在中心控制器通过排序法或附加控制量法集中实现电容电压的均衡控制,当级联的子模块数目巨大时,中心控制器存在占用计算资源过多甚至难以实现的问题。提出一种MMC子模块电容电压的分布式均衡控制方法,将电容电压的均衡控制环分散到各子模块控制器中实现,每个子模块控制器仅需要完成自身电容电压追踪桥臂电容电压平均值的控制,均衡控制环简单且占用计算资源小,当级联的子模块数目大幅增加时,中心控制器的计算资源变化较小。通过对基于MMC的双端柔性直流输电系统的RT-LAB仿真结果和物理试验结果验证了所提出的分布式均衡控制方法的正确性和有效性。     

DC-DC变换器无均流线均流控制方法的实现

本文提出了一种DC-DC变换器的无均流线均流控制方法，利用变换器输出端上传递的交流信号来实现均流控制，这种方法具有其它均流控制方法所不具备的优点，非常适合于大量模块并联时的均流控制。本文对采用这种均流控制的并联电源系统进行了介绍，对均流控制方法的基本原理进行了详细的分析，还对采用模拟电路对这种均流控制方法的实现做了详细的分析。对采用三个模块的并联系统通过仿真与实验来验证这种控制方法。     

交直流侧电流分别可控的模块化多电平换流器控制方法

对于模块化多电平换流器应用于柔性直流输电系统,由于已有的控制方法基于每相投入的子模块个数N不变的前提,因此,直流侧电压、电流不能直接控制,冗余模块得不到充分利用.文中提出的交直流电流分别可控的控制方法,其特点是N可变.首先在阀组级控制中合理安排投切子模块的个数、时机和选择方法,使N可以在一定范围内调节,然后在系统级控制...