四种导抗变换器的特性比较

通过给出四种导抗变换器转移参数矩阵T的两种不同形式及谐振时的效率表达式 ,比较和分析了四种导抗变换器。并以LCL型为例 ,分析了电源频率变化前后 ,输入输出之间的电压电流转换关系。并通过列写电路方程 ,求得恒压输入时的输出电流曲线和电源波动及负载波动时的效率曲线 ,验证了上述分析     

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。     

基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振机理分析

为有效、经济地减少开关谐波以满足日益严苛的并网条件,LCL型输出滤波器业已成为电压源型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)逆变器的标准配置,但长导线、大漏感和电容器等所形成的复杂配电网环境对基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振问题影响极大,为此,建立单个、多个并网逆变器的系统模型;借助Bode图获取反谐振、谐振频率;分析不同配电网环境下,基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的交互作用。实测结果验证了理论分析的正确性。     

LCL谐振型感应电能传输系统软开关方法研究

LCL谐振型感应电能传输(IPT)系统由于受到副边反射阻抗的影响,系统的软开关频率会随着负载的变化而发生漂移,甚至出现消失的情况。针对上述问题,利用互感耦合建模分析方法,研究了LCL谐振网络的参数匹配,得出了使系统存在软开关频率点的参数边界约束条件,并利用数值方法研究了系统在变负载情况下的频率特性。基于理论分析,提出了一种自激振荡反馈式频率跟踪方法,可以使逆变器的工作频率跟踪系统的软开关频率,搭建了实验系统对理论分析和频率跟踪方法的有效性进行了验证。     

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。     

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。     

光伏并网逆变器LCL陷波校正滤波器

为了抑制LCL滤波器的谐振,提高光伏并网逆变器的输出性能,介绍了一种基于陷波校正法的光伏并网逆变器输出滤波控制方案,将陷波校正法和超前/滞后环节引入LCL滤波器,给出了LCL滤波器的设计参数。系统仿真和实验结果表明,这种滤波方案有效抵消了LCL滤波器的正谐振峰,有效地滤除了逆变器输出电流的高次谐波,改善了电流波形的质量,提高了光伏并网逆变器的输出效率。     

并网逆变器LCL型滤波器的设计及有源补偿

在并网逆变系统中,LCL型输出滤波器能够很好地抑制功率开关管高频开通与关断产生的大量高次谐波,因此备受关注。针对LCL型输出滤波器,阐述了滤波器电感L及电容c参数取值原则及设计步骤。由于LCL输出滤波器是三阶系统,易引起输出振荡,为增大阻尼,消除振荡,详细分析了一种基于电容电流反馈的有源阻尼法。最后通过仿真及一台以DS...     

风电系统网侧LLCL型滤波器特性分析及仿真研究

风力发电系统通常采用L型和LCL型滤波器,这2种滤波器对变流器开关频率附近的高次谐波抑制能力相对有限。为此提出了LLCL型滤波器,即在LCL型滤波器电容支路中串联小电感达到开关频率处串联谐振,从而实现最大程度减小开关频率附近谐波对电网的影响。分析了L型、LCL型、LLCL型滤波器的结构及滤波特性,讨论了LLCL型滤波器参数的设计约束条件。仿真结果验证了LLCL型滤波器对开关频率附近的高次谐波抑制效果更显著,相对于LCL滤波器,在滤波器总电感相同的情况下,经过LLCL滤波器滤波后的电流纹波含量更少,开关频率附近的谐波含量更少,谐波畸变率更小。     

LCL型并网逆变器谐振频率稳定域研究

由于LCL网络可能带来的谐振现象,LCL滤波器的设计以及LCL型并网逆变器的稳定控制一直是2个极大的挑战。对此,利用系统开环频率特性和奈奎斯特稳定判据,分析了LCL型并网逆变器基于逆变器侧电流反馈的数字单环控制系统的稳定性,并得出了LCL滤波器的谐振频率在低于1/6采样频率时,系统无需附加额外阻尼即可稳定运行,且对网侧电感变化具有较好的鲁棒性,而在高于1/6采样频率时,系统在无附加阻尼条件下无法稳定的结论。这为LCL滤波器谐振频率范围的设计提供了指导,使得系统可以在无需附加阻尼的情况下获得较好的稳定性和鲁棒性。最后以LCL型三相三电平并网逆变器为例,进行了仿真分析和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。     

A T‐LCLC type immittance converter

“Immittance converter” is short for “impedance–admittance converter.” The immittance converter has an input impedance that is proportional to the admittance of the load connected across output terminals. In this converter, the output current is proportional to the input voltage and the input current is proportional to the output voltage. Consequently, it converts a constant voltage source into a constant current source and a constant current source into a constant voltage source. It is well known that the quarter‐wavelength transmission line shows immittance conversion characteristics. However, it has very long line length for the switching frequency, and is not suitable for power electronics application. Thus, we proposed immittance converters that consist of lumped elements L, C and show improved immittance conversion characteristics at a resonant frequency. In this paper, we propose a T‐LCLC‐type immittance converter, which has the transitive configuration and both advantages of T‐LCL‐ and π‐CLC‐type immittance converters. We show voltage–current transformation characteristics and frequency characteristics and efficiency characteristics of the T‐LCLC immittance converter. These characteristics were determined analytically and experimentally. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(3): 57–63, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10095     

LCL导抗变换器在并网逆变中的应用研究

介绍了一种用于太阳能并网逆变的LCL导抗变换器系统,提出了所需SPWM的具体调制方法。使用基频分量近似的方法将系统各变量转化为等效输入电流的函数,为采用经典交流分析法详细分析一个载波周期内各工作模式的边界条件提供便利。将实验数据与仿真结果进行了比较,证实了理论分析的正确和控制策略的可行性。     

Hybrid‐type immittance converter

The immittance converter has an input impedance that is proportional to the admittance of a load connected across output terminals. Therefore, in this converter, the output current is proportional to the input voltage and the input current is proportional to the output voltage. Consequently, it converts a constant‐voltage source into a constant‐current source and a constant‐current source into a constant‐voltage source. It is well know that the quarter‐wavelength transmission line shows immittance conversion characteristics. However, it has a very long line length for the switching frequency of converters and is not suitable for power electronics application. Thus, we proposed five types of immittance converters that consist of lumped elements L and C and showed improved immittance conversion characteristics at a resonant frequency. The output characteristics and efficiency characteristics of an immittance converter are the most important parameter when it is used in practical applications in a high‐frequency link. In this paper, we show voltage–current transformation characteristics, current–voltage transformation characteristics, and efficiency characteristics of a hybrid‐type immittance converter which consist of L and C elements with losses. The excellent characteristics were confirmed analytically and experimentally. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 138(3): 80–86, 2002     

具备短路故障限流能力的LCL-VSC变换器的设计与优化

传统的LCL变换器在发生短路故障时,不具备短路故障限流能力,只能通过断路器切除变换器,但故障切除后失去了对变换器的控制能力且断路器切除太慢时亦可能损坏功率开关管。相比于传统VSC变换器中LCL无源元件具有滤波的功能以外,新型LCL-VSC变换器通过合理的LCL参数设计可具有限制短路故障电流的能力。首先建立LCL变换器的数学模型,并分析了交流侧和直流侧短路故障时的故障电流特性,在此基础上提出一种合理的LCL无源参数设计与优化方案。该方案使LCL无源滤波器在滤除高频谐波的同时,利用其阻抗特性可有效的限制直流侧/交流侧短路故障电流,确保变换器在直流侧/交流侧短路时流过功率开关管的故障电流不高于其允许的最大工作电流,实现故障时对变换器的持续控制。最后,搭建200 k W的仿真实验系统验证了该优化设计方案的正确性和可行性。     

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。     

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。     

不平衡及畸变电网下并网变流器的比例多谐振电流控制

针对不平衡及畸变电网电压影响并网变流器控制性能的问题,采用比例多谐振调节器对变流器的电流环进行控制。在建立两相静止坐标系下变流器数学模型的基础上,给出一种采用直流电压外环、电流内环的双环控制结构,电流内环选择比例多谐振调节器实现了对基波电流的跟踪和对畸变电网电压扰动的抑制。针对含有LCL型滤波器的变流器中滤波器以及比例多谐振调节器阶数高、参数设计困难的问题,基于离散域根轨迹分析,提出了比例多谐振调节器参数设计的方法。通过分析谐振调节器参数对系统闭环极点的影响,设计了电流环的控制参数,该参数可使系统在滤波器及电网频率变化时仍然具有较好的鲁棒性。在RT-LAB硬件在环实验平台上,验证了电流控制方法的可行性,以及所提比例多谐振调节器参数设计方法的正确性。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。