无直流电容单PWM型功率变换器整流桥换流控制

无直流电容单PWM型功率变换器是减少大容量无功元件的新型拓扑之一,该功率变换器具有结构简单、电压利用率高、损耗较低等优点,其难点问题是如何实现整流桥安全换流.本文首先对其工作原理进行分析,然后围绕整流桥换流策略、电压利用率、补偿直流电压波动的SVPWM算法等问题进行理论研究,得出了有效的整流桥换流策略和逆变桥修正SVPWM算法,仿真和实验结果表明所设计的算法正确,为该功率变换器实用化奠定了基础.     

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。     

一种新型的双输入双向DC-DC变换器

针对单输入半桥型双向DC-DC变换器回流功率较大的问题,提出一种新型的双输入双向DC-DC变换器。该双向变换器利用开关网络构造出双输入结构,通过控制输入侧开关管不同导通状态,能在变换器原边生成占空比可调的三电平方波电压,从而实现双重移相的控制效果,使得回流功率减小,电流应力降低。详细地介绍和分析了变换器的工作原理、开关模态以及功率传输情况,建立了变换器传输功率和回流功率的数学模型,通过对比不同电压调节比下双输入和单输入变换器的回流功率可知,该双输入变换器能有效减小回流功率,提升变换器性能。同时通过对传输功率的分析推导发现,该变换器在开关管电压应力相同的情况下能扩大其功率传输的范围。最后,通过一个200 W的样机验证了所提拓扑的合理性。     

双边不对称工况下无网侧变换器型可变频率变压器的控制策略

针对可变频率变压器转子电压不可控的问题,提出一种无网侧变换器的可变频率变压器（NGSC-VFT）拓扑结构。基于该拓扑结构,建立双边对称和不对称工况下NGSC-VFT的完整数学模型,并深入研究NGSC-VFT的控制策略。定子侧串联补偿变换器以维持直流母线电压、独立控制无功功率和消除定子负序电压为目标,转子侧串联补偿变换器以消除转子负序电压为目标。仿真结果表明：采用所提NGSC-VFT拓扑结构,无需网侧变换器即可维持直流母线电压,有功功率动态跟踪效果更快,直流电容电压更低,无功功率可独立控制,双边不对称工况下转矩和功率的波动得到进一步抑制。新拓扑提高了VFT系统的不对称故障穿越能力。     

基于IGBT软开关的DC／DC变换器应用研究

采用一种新型双向DC/DC变换器的拓扑结构,将软开关技术和移相PWM控制技术以及双向DC/DC变换器技术有机结合起来,有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声,为双向DC/DC变换器提高开关频率、效率以及降低尺寸及重量提供了良好的条件。同时,还保持了常规的硬开关全桥PWM双向DC/DC变换器拓扑结构简洁、元器件电压和电流应力小等一系列优点。     

一种新型高压变频器拓扑结构及其应用分析

本文提出了一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器新型拓扑。在传统级联高压变频器拓扑的基础上,将浮空的中性点断开,串入一个双PWM变换器,并对串入的双PWM变换器建模,最后通过仿真验证了这种新型拓扑在电机制动时进行能量回馈的可行性。     

基于双输入／双输出变换器的三端口变换器拓扑

从端口功率流动的角度揭示三端口变换器的拓扑构成和运行机理,由此提出组合式三端口和集成三端口变换器拓扑族的系统生成方法。从构造三端口变换器所需功率流为切入点,与双输入变换器和双输出变换器比较,并构造新的可控功率通路,得到了一系列三端口变换器拓扑并给出拓扑生成方法。给出由典型的Buck、Boost和Buck／Boost生成三端口变换器的拓扑实例,进行分析和实验验证。     

多电平功率变换器的PWM控制策略综述

对多电平功率变换器的PWM控制策略进行了较为详细的综述研究，对其发展趋势进行了展望。多电平变换器的拓扑结构的丰富性和多电平PWM控制自由度的增加，决定了多电平逆变器PWM控制方法的灵活性和多样性，所以可能存在全新的、更加有效的PWM控制方法，控制方案的增加使得控制方案的优化问题显得非常重要，这将是多电平PWM的一个必然的发展方向；每一种主电路拓扑结构都有不同的中间变量控制任务，导致了多电平功率变换器的PWM控制目标多、任务大、难度大、综合性强，综合考虑中间变量控制、开关损耗最小化控制和具体拓扑结构与控制目标相结合的整体优化方法等，将是多电平逆变器PWM控制的主要发展方向。     

柔性功率调节器用变换器故障状态运行特性分析

双PWM变换器是柔性功率调节器(FPC)的一个重要组成部分，由于FPC需要在电力系统发生扰动和故障的情况下运行，因此研究变换器在电网异常情况下的运行特性非常必要。该文分析PWM变换器可能出现的各种运行状态，确定变换器参数选择的参考依据，并讨论电网电压跌落对变换器运行的影响。同时以最严重的电网三相短路故障为例，分析中间直流电容电压失控问题和FPC转子过电流问题，并提出一种简单有效的解决方法。仿真结果表明该方法具有良好的效果，能保证电力系统故障时FPC的正常运行。     

一种非隔离双向三端口升降压变换器

提出一种非隔离双向三端口升降压变换器拓扑及其功率控制策略。该变换器由3个双向Buck/Boost开关单元不通过直流母线电容级联组合而成;相对于传统多个变换器通过公共直流母线连接的解决方案,该变换器完全消除了中间母线电容,可减小变换器体积、重量和成本,提高系统可靠性,且任意两个端口之间均为单级升降压变换,大大提高了变换器的变换效率和功率密度。详细分析变换器的工作原理,给出相应的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)和功率控制策略,最后通过实验验证理论分析的正确性。     

Implementation of a Soft Switching Converter with High Input Voltage

This paper presents an interleaved zero voltage switching (ZVS) DC/DC converter with high input voltage applications. In order to reduce the voltage stress of MOSFETs, two half‐bridge zeta converters are connected in series at high voltage side. Thus, the voltage stress of MOSFETs can be clamped at one‐half of input voltage. Asymmetric pulse‐width modulation (APWM) is adopted to control power switches. With the resonant behavior by the leakage inductance of transformer and the output capacitance of MOSFET at the transition interval, MOSFETs can be turned on at ZVS. For each half‐bridge zeta converter, two series transformers are connected in series at the primary side and in parallel at the secondary side in order to reduce the current stress of secondary windings for high load current applications. Interleaved PWM scheme is used to control two half‐bridge converters in order to reduce the size of output filter inductor and capacitor due to the partial ripple current cancellation. Experimental results, taken from a laboratory prototype rated at 1 kW, are presented to demonstrate the converter performance. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

DC/DC开关电容变换器的控制技术

根据DC/DC开关电容变换器目前的最新发展状况,对各种控制技术做了较为深入的探讨和分析,指出采用DC/DC开关电容变换器的软开关技术,不仅可以解决长期困扰变换器的功率和效率问题,而且给DC/DC开关电容变换器带来了崭新的发展。     

一种改进的ZVZCS全桥PWM变换器

针对当前零电压、零电流全桥DC/DC变换器需要在辅助电路中增加有源或有损器件及二次侧整流二极管电压应力增大的问题,提出一种改进的电路拓扑结构并对工作过程进行了分析。电路超前臂零电压工作的实现方法与其他传统电路相同,采用外加辅助电容实现;滞后臂的零电流工作条件由2个二极管和1个电容构成的辅助电路实现。辅助电路中不含有源、有损器件,不会增加电路的额外损耗,相比其他拓扑结构,具有更高效率。由于与变压器二次侧抽头并联的钳位电容数值较大,将变压器副边的电压钳位,所以不会增加二次侧的整流管的电压应力。仿真结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

双级矩阵变换器输入电压不平衡控制策略

双级矩阵变换器(又称为间接矩阵变换器)是一种新的矩阵变换器拓扑,存在中间直流环节,但不包含储能的电容或者电感.因此,当输入侧电压不平衡时,输入输出电流波形将直接受到影响,降低了双级矩阵变换器的性能.针对这一问题,本文提出了一种基于瞬时无功理论的补偿方法.在输入电压不平衡情况下,该方法控制输入侧有功为恒定,构造输入电流矢量参考值,并对整流级电路和逆变级电路分别采用空间矢量脉宽调制,从而保证输出性能的稳定.实验结果表明,该方法有效地减小了输入输出电流中的谐波含量,改善了变换器的性能.     

多相多重复合型PWM DC-DC变流器分析

分析了单相、两相,四相ＰＷＭ ＤＣ－ＤＣ变流器的电路工作特性,并对这几种变流器的输出电压和电流波形及交流分量进行了仿真分析和比较,分析和实验证明,多相多重ＰＷＭ ＤＣ－ＤＣ变流器具有工作效率高,电流纹波小,电磁兼容性好,输出功率大等一系列优点。     

A 6.6‐kV transformerless cascade PWM STATCOM. Experimental verification by a three‐phase 200‐V, 10‐kVa laboratory system

This paper deals with a 6.6‐kV transformerless STATCOM cascading multiple single‐phase H‐bridge PWM converters in each phase. The AC voltage of the STATCOM is almost sinusoidal, so that it requires no harmonic filter. Each converter is equipped with a capacitor and a voltage sensor on the DC side, which are electrically isolated from each other. The STATCOM has the capability of self‐starting and voltage‐balancing without any external power supply or equipment. Experiments using a three‐phase 200‐V, 10‐kVA laboratory system, along with computer simulations, are carried out to confirm the viability and effectiveness of the STATCOM. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 170(1): 55–64, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley. com ). DOI 10.1002/eej.20822     

Hybrid DC–DC converter with high efficiency,wide ZVS range,and less output inductance

In this paper, a new soft switching direct current (DC)–DC converter with low circulating current, wide zero voltage switching range, and reduced output inductor is presented for electric vehicle or plug‐in hybrid electric vehicle battery charger application. The proposed high‐frequency link DC–DC converter includes two resonant circuits and one full‐bridge phase‐shift pulse‐width modulation circuit with shared power switches in leading and lagging legs. Series resonant converters are operated at fixed switching frequency to extend the zero voltage switching range of power switches. Passive snubber circuit using one clamp capacitor and two rectifier diodes at the secondary side is adopted to reduce the primary current of full‐bridge converter to zero during the freewheeling interval. Hence, the circulating current on the primary side is eliminated in the proposed converter. In the same time, the voltage across the output inductor is also decreased so that the output inductance can be reduced compared with the output inductance in conventional full‐bridge converter. Finally, experiments are presented for a 1.33‐kW prototype circuit converting 380 V input to an output voltage of 300–420 V/3.5 A for battery charger applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

DC-bus voltage control of three-phase AC/DC PWM converters usingfeedback linearization

In this paper, a fast voltage control strategy of three-phase AC/DC pulsewidth modulation (PWM) converters applying a feedback linearization technique is proposed. First, incorporating the power balance of the input and output sides in system modeling, a nonlinear model of the PWM converter is derived with state variables such as AC input currents and DC output voltage. Then, by input-output feedback linearization, the system is linearized and a state feedback control law is obtained by pole placement. With this control scheme, output voltage responses become faster than those in a conventional cascade control structure. For robust control to parameter variations, integrators are added to the exact feedback control law. Since the fast voltage control is feasible for load changes, it is shown that the DC electrolytic capacitor size can be reduced. In addition, the capacitor current is analyzed for size reduction of the capacitor. As is usual with PWM converters, the input current is regulated to be sinusoidal and the source power factor can be controlled at unity. The experimental results are provided to verify the validity of the proposed control algorithm for a 1.5 kVA insulated gate bipolar transistor PWM converter system     

一种新型移相控制全桥零电流变换器

提出了一种应用于高压大功率场合的新型电流型移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器.辅助电路与变压器初级串联,由电容和两个辅助开关构成.用它代替传统移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器中与变压器绕组并联的电容,旨在减少开关损耗及避免传统变换器存在的电流占空比丢失等.主开关管和辅助开关管均能在全范围输入和负载内实现软开关.分析了其工作原理、辅助电路电容的选择等,最后进行了20kHz,1.2kW的原理样机验证.