电力操作系统中高频开关电源的并联均流技术

随着分布式电源系统的发展,高频开关电源模块逐渐取代了传统的相控整流电源,而高可靠性、大功率高频开关电源模块的需求已逐渐形成一种趋势。文中介绍了一种新型高频开关电源及220V/10A整流模块的实现方案。其中整流模块采用高可靠性电流型PWM整流器及全桥变换电路来分别实现三相功率因数校正和DC/DC变换,并在模块间采用最大电流自动均流法实现自主均流。     

平均电流法均流在数字DC/DC电源中的应用

针对两个数字控制DC/DC电源模块实现并联均流的问题,设计了一款由四个运算放大器组成的均流控制器,该控制器是基于平均电流模式的自动均流控制。介绍了数字控制电源系统的并联均流总体方案,重点分析设计了均流控制电路,研究了数字控制电源的电压反馈控制。通过在基于ADP1053数字式DC/DC电源模块上进行试验,验证了该均流控制电路的合理性。     

并联谐振感应加热电源扩容设计与应用*

为提高大功率并联谐振型感应加热电源的稳定性和功率密度,在电源设计中采用了IGBT和逆变桥双重并联的扩容方法,其中双重并联设计的重点是IGBT和逆变桥的均流.在基于IGBT并联模块驱动脉冲一致的情况下,分别建立了IGBT和逆变桥并联电路等效模型,分析了电路杂散参数对均流的影响.利用Simulink仿真验证了杂散参数对IGBT和逆变桥均流的影响.在电源样机中通过对并联IGBT模块驱动脉冲的一致性设计和合理的结构设计,取得了较好的均流效果.     

低压大电流脉冲水处理变换器实验研究

为了提高电絮凝技术处理污水的效率,改善电极极化和阳极钝化问题,应用三相二极管整流器、全桥逆变器、高频变压器和全波整流器作为主电路,采取输出并联及多模块并联的方案提高电路的电流输出能力.采用具有峰值电流控制的UC3846芯片生成脉宽调制(PWM)控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)通断,使得输出电压呈现脉冲形式.研制了一台380 V交流输入,具有0～12V恒压输出或0～2000 A恒流输出的可调直流脉冲污水处理电源变换器,实验验证了变换器的大电流输出能力且输出波形为脉冲形式.     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

基于DSP控制的可调高频脉冲电源研究

针对不同应用领域对脉冲电源的性能和参数要求存在差别的问题,设计了一种基于DSP数字控制的可调高频脉冲电源。系统采用DSP作为信号源,产生3路相互间隔120°的PWM信号,通过驱动电路放大后驱动3路并联的全桥逆变电路,经高频变压器感应叠加后,在负载上输出幅值可调,频率为兆赫兹的高频脉冲。详细介绍了主电路、PWM分频电路、吸收缓冲电路以及变压器感应叠加的设计方法。最后对研制的脉冲电源进行测试,证明该电源已达到设计要求。     

15kV/400V直流变压器的设计与研制

设计研制了基于输入串联输出并联结构的200 kW DC 15 kV/DC 400 V直流变压器工程样机。开展了该样机一系列关键技术的研究,包括主电路拓扑结构设计,高频隔离双主动全桥单元设计及其开关器件选型,高频变压器设计,电压控制和平衡控制等。最后搭建了全载试验平台进行测试,结果表明样机在额定工况下的效率超过96%。     

DC/DC多模块串并联组合系统控制策略

将多个标准化DC/DC变换器模块的输入和输出分别串联或并联,可以得到四类多模块串并联组合系统,分别可以有效地适用于不同的应用场合。针对四类DC/DC多模块串并联组合系统,本文分析了各模块的输入均压/均流与输出均压/均流的内在关系并确定了每类组合系统的控制对象。对于输入并联型系统,既可以采用输入均流控制,也可以采用输出均流控制(输入并联输出并联型系统)或者输出均压控制(输入并联输出串联型系统),而对于输入串联型系统,只能采用输入均压控制。在此基础上,提出了一种新的控制策略,实现了输入均压/均流(输出均压/均流)控制与输出电压控制的解耦,经进一步推导,该控制策略还可以实现串并联组合系统的模块化,不需要额外的控制环节。最后以三台全桥变换器的串并联组合系统实验验证了该控制策略的有效性。     

一种单级高频AC/AC变换器

在LCD背光源、隧道照明等大功率LED照明领域,LED驱动电源需实现功率因数校正、输入输出隔离、多路恒流输出功能。为此,该文提出一种包括高频AC/AC变换模块和高频AC/DC变换模块的模块化多路输出LED驱动电源,并主要研究一种输出为高频正弦交流电压的单级高频AC/AC变换器,其内部包括功率因数校正和高频DC/AC变换两个功率变换单元。首先对单级AC/AC变换器的拓扑进行推演,然后分析其工作原理及性能特点。由于功率因数校正单元的工作原理及性能特点在以前的文献中有详细介绍,该文主要描述高频DC/AC变换单元的工作原理,并采用基波分析法对其性能进行分析。最后搭建一台输出功率为100W的单级高频AC/AC变换器实验样机,实验结果表明:在额定输入输出条件下,功率因数达到0.94,直流母线电容电压在全输入输出范围内最高为440V,满足实际应用需求。     

并联高频脉冲直流环节逆变器研究

提出了基于占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器的并联逆变器电路结构,并对其电路拓扑、稳态原理、三态DPM电流滞环控制技术、均流原理、关键电路参数设计进行了深入的分析研究.这类并联逆变器,由N个共用电压外环、独立电流内环的占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器模块构成.设计并研制成功的3kVA 27VDC/115V400HzAC并联逆变器样机,具有体积重量小、变换效率高、静态精度高、动态响应快、输入电压变化范围宽、输出波形质量高、并联均流效果好、负载适应能力强、过载与短路能力强等优良的性能,在大功率逆变场合有重要应用价值.     

高频软开关静止变流器并联研究

采用公用电压外环方案．实现了三台IKVA基于高频零电压开关静止变流器模块的并联输出。三台静止变流器模块均为电压、电流双环控制,通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率,同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流跟踪状态,从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路,不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路,具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点,可以有效地提高航空静止变流器的可靠性、可扩展性及可维护性。     

等离子切割电流源平波电感直接储能控制研究

目前对于大功率等离子切割机。首选输出并联的Buck DC/DC变换器作为等离子切割电源,它具有电流精度高、稳定度好的特点。设计了一种独立直流电压供电、输出并联的两组Buek DC/DC直流电流源,每组DC/DC变换器连接成两级交错结构。给出了两级DC/DC变换器之间自动均流的移相驱动方式和平波电感直接储能闭环控制策略,并进行了基于Matlab/Simulink仿真分析和实验验证,实验装置的输入功率45 kW,支持输出直流电流260 A和输出电压150 V。结果表明,这种功率电路和控制策略使得电源系统响应加快,静态误差减少,有利于降低功率器件的开关损耗和分摊输出功率,提升输出功率等级,以此提高开关频率,从而降低平波电感尺寸,改善输出电流精度和提升稳定度。     

输电线路高频融冰大功率激励电源设计与控制方法

本文设计了一种高频融冰大功率激励电源模块化结构。输入侧应用多重化PWM可控整流和功率单元输入载波相移技术,对输入谐波和功率因数控制;组合逆变器采用相移SPWM技术以克服大功率开关器件开关频率低无法输出高频的难点,并采用输入均压、输出均流的控制策略,各单元间通过均压、均流母线相互通信,抑制了功率单元并联结构产生的环流。搭建的融冰电源仿真试验结果表明:该融冰激励源输出频率可达到40 k Hz,输出电压稳定,谐波含量少,控制方便,为输电线路新型融冰装置研发提供了技术参考。     

高频变压器一次侧串联LLC+输出端并联Buck级联直流变换器

为满足高压/宽输入、输出低压/大电流以及高功率密度直流模块电源的技术要求,提出一种变压器一次侧串联LLC+输出端交错并联Buck电路的级联高频直流变换器拓扑结构。该级联变换器的前级LLC工作在定频、开环方式,实现电气隔离与降压;后级交错并联Buck电路采用相同占空比、闭环工作方式,实现输出稳压与自然均流。针对该级联变换器的工作模态、LLC的谐振参数设计进行分析;同时,针对高频变压器匝比和Buck电路占空比等参数的不一致性对输出自然均流的影响,也进行了理论分析。最后,仿真和实验均证明了该级联变换器理论分析的可行性与正确性。     

逆变式高频脉冲电源的研究

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)数字控制的高频单脉冲电源设计方案。采用DSP作为信号源,产生2路互补的PWM信号,通过驱动电路放大后驱动3路并联的逆变电路,经变压器感应叠加后,在负载上输出兆赫兹频率的脉冲。详细介绍了主电路、驱动电路以及变压器感应叠加的设计方法。最后对研制的脉冲电源进行测试,证明该电源已达到设计要求。     

一种不间断电源并联运行控制方式的研究

鉴于多模块并联型不间断电源系统可柔性地扩展供电容量,建立了具有高可靠性的并联冗余系统。本文提出了一种基于初相位、电压下垂概念的不间断电源多模块并联系统的无互联线负载均流控制策略。该策略无单独的并联控制单元,并联模块除了在负载端相连外,无其它互联线。文中分析了在不间断电源多模块并联系统中,以有功功率和无功功率作为控制变量,当不间断电源中并联单元的输出电压相位或幅值不同时,有功功率和无功功率的环流特性;设计了实现该策略的控制电路,它由具有电流内环控制器和电压外环控制器的差频式高频链逆变电路构成;为了验证理论分析的正确性,对两个10kVA 不间断电源模块并联系统进行了动、静态实验研究,实验结果显示了并联系统具有良好的均流效果。     

电子束加工设备高压加速电源的研制

为获得稳定电子束流输出,提高电子束加工质量,采用AC/DC/AC/DC/AC/DC的拓扑电路结构、双闭环控制电路,研制一种新型高压加速电源。检测分析了高压加速电源空载和带载时,高压变化线性度、逆变功率变压器初级电压、电流波形,实验结果表明:所研制的高压加速电源的高压输出线性度较好,且能满足最大功率输出的需求。     

基于回路成形的并联DC/DC变换器均流控制器设计

由于具有冗余性和模块化的特点,采用多个DC/DC变换器模块并联的电源系统被广泛应用于需要高可靠性供电的应用场合。但是,由于并联系统中各模块间参数差异引起的电流不均衡可能使得某些模块承担更多负载电流导致过载发热,而影响到整个电源系统的可靠性。因此,高性能的均流控制器对于多模块并联电源系统来说非常关键。将一个源于并联系统中单个模块电压环环路增益及其开环输出阻抗的等效传递函数作为均流控制器设计的被控制对象。将鲁棒H?回路成形设计法引入对均流环控制器的设计。仿真和实验结果表明该文所提出的设计方法是可行的和有效的。     

SiC MOSFET高频感应加热电源系统研究

采用新型功率开关器件SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),利用多器件并联和多逆变桥并联的扩容方式完成了800 kHz/150 kW高频大功率感应加热电源的系统研制。设计了易实现且实用性较强的SiC MOSFET驱动电路,提出带延时补偿调整的锁相控制策略,并对直流过流检测保护电路和失锁检测保护电路进行了设计。试验结果表明了所设计的感应加热电源能够实现安全可靠运行。     

一种全数字化互动跟踪式单相逆变电源并联均流控制策略

分析了逆变器输出电压的幅值和相位对并联系统输出功率的影响,提出一种互动跟踪式无主从并联控制方法。通过同步母线实现各模块的正弦参考电压同步,每个模块由 DSP的I/O口发出同步脉冲,同时用捕获口检测同步母线上的同步脉冲信号,强制各模块的正弦参考电压相互同步。利用CAN总线控制各逆变器正弦参考电压的幅值以均分无功功率。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现全数字化并联系统设计。实验结果表明此方案能实现无主并联和 N 1冗余且有较好地并联均流效果。