基于双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统研究

为了简化磁耦合谐振式无线充电系统电路设计和控制的复杂性,提出一种双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,只需对部分补偿元件进行投切操作,即可实现恒流和恒压充电。首先利用二端口网络对系统原边、副边建模得到双LCL数学模型,分析实现恒流或恒压输出的参数配置条件;然后根据恒流和恒压参数配置特点,设计变补偿参数的电路结构;再根据仿真方法得出的关键参数与系统传输特性之间的关系,合理设计参数配置,使得磁耦合谐振式无线充电系统无复杂电路环节而且控制简单,还可实现原边电流和频率恒定;最后搭建实验平台,验证设计的系统输出的电压或电流波动较小,可以满足恒压和恒流充电的要求。     

非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计

给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理，讨论了影响系统电能传输的关键因素。针对不同的应用场合，对原副边进行了补偿设计，提高电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额。并对系统稳定性和可控性问题进行了讨论。最后，基于以上分析，给出非接触式松耦合感应电能传输系统的一般设计方法。     

LCL谐振型感应电能传输系统参数设计

LCL型谐振变换器已经广泛应用于感应电能传输(IPT)系统中,但目前的研究并没有针对LCL型IPT系统参数设计问题提出有效的方法,以获得预期的性能。对此建立了LCL型IPT系统的互感耦合模型,在此基础上将三阶LCL谐振网络分解为四阶LC-LC谐振网络,提出了一种分步求解谐振网络补偿参数的方法,简化了系统的参数设计难度,针对给定的预期性能设计了系统参数。推导了系统传输功率和效率的表达式,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

计及信号与电能同步传输影响的ICPT系统谐振参数优化方法

针对信号与电能同步传输的感应耦合电能传输(ICPT)系统中信号耦合线圈对电能传输效率影响的问题,基于LCLP型ICPT系统谐振拓扑结构,利用在原、副边增设耦合线圈对信号进行加载和拾取,实现了信号与电能的同步传输;通过分析原、副边电流的关系,利用耦合变压器、信号发射耦合线圈和信号接收耦合线圈的互感反射阻抗,建立了信号耦合线圈与电能传输效率之间相关联的非线性规划模型,分析了信号耦合线圈对传输效率的影响,给出了相对应的电能传输效率目标函数和约束条件,在此基础上利用自适应粒子群优化算法对谐振补偿参数进行优化,并进行了仿真验证。仿真结果表明相较于同类型信号传输方法,优化后的系统信号传输误码率有所降低,电能传输效率有所提高;波特图表明优化后的信号传输电路并未对电能传输造成较大影响,负载处谐波畸变率有所降低。     

双LCL补偿ICPT系统双谐振点特性及最大输出功率研究

针对LCL型感应耦合电能传输(inductive coupled power transfer,ICPT)系统在全谐振状态且处于轻载工作模式时,逆变器输出电流波形畸变和稳态输出功率较小问题,推导分析双LCL补偿ICPT系统双谐振点特性,并基于该特性,提出一种在轻载时将系统频率切换至次谐振点的系统工作模式。在有效避免输出电流波形畸变的同时,实现了系统在变负载条件下的最大功率输出。论文首先分析单LCL网络特性,进而在双LCL补偿ICPT系统的基础上分析得到系统的两个谐振点,并且验证次谐振点可有效消除电流波形畸变的问题;接着,通过公式推导和软件仿真得到系统输出功率以及效率与负载和频率的关系;最后,通过仿真和实验,对双LCL补偿ICPT系统双谐振点工作特性、最大输出功率进行验证。     

非接触电能传输系统原副边补偿拓扑的研究

基于非接触电动汽车充电器的设计项目,针对非接触电能传输系统效率以及传输功率受到原副边补偿方式,以及补偿参数影响较大的问题,对非接触电能传输系统的结构特性进行分析,并且得出其参数的计算方法。重点比较电压型感应耦合传输系统的不同补偿拓扑结构以及补偿参数对于传输性能的影响曲线,从而可根据不同负载的种类以及大小选择不同的补偿结构与参数,为实际电路设计提供重要参考。     

非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计

松耦合变压器是非接触感应电能传输系统中的关键部分.在简要介绍松耦合变压器的基本结构和工作原理的基础上,提出了松耦合变压器的互感等效电路模型.根据松耦合变压器的特点,分析了铁芯材料、绕组位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响.同时,针对原、副边漏感的特性,进一步讨论了变压器原、副边电路补偿问题.最后给出了非接触感应电能传输系统中松耦合变压器的耦合系数、网络补偿等几个重要参数的设计方案.     

LCL型感应耦合电能传输并联系统研究

单模块LCL型感应耦合电能传输(ICPT)系统由于器件功率等级和大功率器件价格的限制,不适宜应用于大功率场合。本文提出了LCL型ICPT并联拓扑,给出了并联系统的参数设置方法,推导出并联系统在平衡和不平衡状态下各模块分布的功率和电流的表达式,分析了并联系统的均流情况和工作特性。通过合理的参数设置,并联系统可以降低各模块参数不平衡带来的影响,有效扩大系统容量,适用于大功率场合。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于导抗变换器的ICPT恒流源补偿网络设计

针对感应耦合电能传输系统负载切换时输出电流不稳定问题,提出一种用于恒压输入、恒流输出的二次侧补偿网络。该补偿网络将松耦合变压器及补偿元件等效为导抗变换器,不仅可以实现输出电流与负载无关,而且可以保证系统处于完全谐振状态。依据互感模型,利用二端口理论建立了系统的阻抗模型,推导了输出电流与输入电压关系,给出了整个系统实现输出恒流以及单位功率因数输入的参数配置方法,并分析了主要参数对系统性能的影响。另外,对系统参数进行了优化设计,以便减小装置体积,降低成本。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。     

补偿式感应电能传输模型建立及稳定性分析

交流感应电能传输系统根据法拉第电磁感应定律,通过空气介质实现了电能的无线传输,克服了以导线为媒介直接传输电能的缺陷,首先推导了一次侧谐振频率与二次侧负载电阻和一、二次侧感应耦合系数之间的关系模型,并对在回路无补偿、并联补偿情况下进行仿真,其次对一次侧电流和二次侧电压的幅频特性和相频特性进行了分析,确定影响系统传输效率的因素,验证了在一次侧补偿电路和二次侧补偿电路同时发生谐振时,系统传输效率最高。同时设计了交流感应电能传输系统传输变换器并应用Multisim 10软件对控制器进行了仿真,确定了这一方法的正确性。     

实现同相补偿的三相变流器输出滤波器LCL参数设计

针对同相供电系统中存在高次谐波问题,提出以电网侧电流谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)最小为目标的输出滤波器LCL参数设计方法。首先从机车电流、网侧电感、同相补偿装置(Co-phase Compensation Device,CPD)输出电流整体角度出发,推导电网侧谐波畸变率THD和CPD谐波衰减比RAF (Ripple Attenuation Factor)与网侧电感、LCL电容、LCL总电感、LCL总电感分配比之间的关系。其次以CPD补偿电流满足快速跟踪性、开关纹波电流满足抑制要求、LCL基波无功损耗满足限制条件来确定参数取值范围。THD最小为目标函数,RAF为约束,应用分割矩形算法(Dividing Rectangle Algorithm,DIRECT)进行求解,得到THD值最小时LCL滤波器的参数值。最后利用MATLAB/simulink仿真验证参数设计的正确性。     

并网逆变器LCL滤波器的参数优化设计

LCL型滤波器因具有更优的高频谐波衰减性和滤波效果被广泛应用于并网逆变器中,但其参数设计较为复杂。提出了一种新的LCL型滤波器参数优化设计方案,建立以纹波电流最小化、谐波衰减最大化和功率损耗最小化的多个目标优化设计模型。运用熵值权重法转换为单目标优化模型并利用遗传算法对优化模型求解。在MATLAB/Simulink中搭建基于LCL滤波器的并网逆变器仿真模型,验证了该优化方案的适用性。与现有方法相比,文中的优化方法在保证滤波效果的前提下,具有更好的谐波衰减性能,抑制纹波的能力及更小的功率损耗。     

基于FBD算法的动态滤波补偿系统优化设计

电力电子技术的发展为电网动态滤波补偿提供了技术手段,晶闸管投切的补偿装置(Thyristor Switched Compensator,TSC)是实现动态滤波补偿的常用设备.本文采用基于FBD算法的无功电流快速检测与控制方法设计了一种新型的TSC装置,并结合动态滤波补偿系统的设计要求对主要元器件的选型设计进行了详细的说...     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

大容量光伏逆变器LCL滤波器参数优化设计

对于大容量联网光伏逆变器系统,其配置的LCL滤波器总电感量大小直接关系到系统的尺寸和成本。为此,提出了一种根据滤波性能要求,使总电感量最小的LCL参数优化设计方法。该方法以电容支路消耗无功大小,注入电网谐波电流与对应频次谐波电压幅度比作为滤波器性能考核参数。通过引入电容支路与网侧电感支路对高频谐波电流的分流比参数,建立了总电感量与主要设计参数之间的函数关系,给出了总电感量最小的参数条件及其求解方法。设计算例及仿真结果验证了所提出设计方法的实用性与有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

LCL型多逆变器并网系统谐振研究综述

多逆变器并网系统谐振将威胁电网的稳定运行。由于具备较好滤波效果,LCL型滤波器常被作为并网逆变器的输出滤波器。鉴于近年来又有很多LCL型多逆变器并网系统谐振机理分析和抑制方法被提出,有必要进一步梳理和总结。首先,介绍了多逆变器并网发电系统电路拓扑及等效电路。然后,梳理了频域分析法、模态分析法和多输入多输出模型分析法的基本概念及其在系统谐振机理分析中取得的新成果。接着,重点介绍了有源阻尼法、阻抗重塑法和采用有源阻尼器在系统谐振抑制方面的优点和局限性,揭示了虚拟电阻和陷波器的应用是上述方法的关键技术。同时,还分析了分层控制、控制器参数优化以及系统配置优化在系统谐振抑制方面的应用。最后,从新型电力系统建设趋势的角度,认为多逆变器并网系统正朝着大规模、多参数和不同控制方法并用的复杂系统方向发展,需要多种分析方法相结合才能准确分析其谐振机理。对于多逆变器并网谐振的抑制方法而言,传统有源阻尼法、阻抗重塑法和有源阻尼器将得到进一步深入研究,谐振在线监测技术或将成为该研究新的突破口。     

低压永磁无刷电机控制系统关键参数计算

首先给出了永磁无刷直流电机控制系统硬件的基本结构;然后针对硬件系统的关键参数进行分析计算,给出了功率逆变电路的功率器件选择计算方法,提出根据负载特性选择电流容量,基于三电阻采样法设计了电流检测及保护电路,实现硬件电流滞环比较保护功能,分析了自举式功率管驱动电路的驱动电阻与自举电容的参数计算方法,给出了计算公式;最后通过实验测试验证了提出的关键硬件参数计算方法的有效性。     

三相四线三电平APF并联运行有源阻尼方法

由于滤波性能良好,电感-电容-电感(LCL)滤波器被越来越广泛地应用于有源电力滤波器(APF)。对于单台应用的APF来说,一般采用基于并网电流反馈的有源阻尼方法衰减LCL滤波器的谐振尖峰。然而,在多台APF并联运行以提高补偿容量的场合,传统的有源阻尼方法抑制谐振的效果会显著降低,甚至造成系统无法正常运行。本文在推导并联运行APF的LCL滤波器等效模型的基础上,提出一种新型有源阻尼方法。该方法根据系统并联台数对有源阻尼控制器参数进行自适应调整,提高了APF并联运行系统参数的鲁棒性和系统的稳定性。在3台三相四线三电平APF并联运行系统上的仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于陷波算法实现LCL变流器网侧电流直接控制

随着并网变流器容量的增大,LCL滤波器的滤波优势得以体现,但与L型滤波器相比,LCL型滤波器存在谐振点,降低了系统的稳定性。常规的无源阻尼和有源阻尼的控制策略虽然能增强系统的稳定性,但会增加系统损耗,或者需要额外的传感器。这里首先比较分析了系统不同变量作为反馈值对LCL变流器的控制性能影响。在不增加额外传感器的基础上,选择最佳的控制对象,得出一种基于陷波器理论的新型有源阻尼算法,实现对网侧电流的稳定控制。并给出了陷波器参数的设计方法,仿真和实验验证了所述方案的有效性。