一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。     

单相整流电路输入正弦电流的控制方法

在BOOST电路基础上提出了一种单相整流电路输入正弦电流的控制方法 ,使交流侧电流在电源电压小于整流侧直流电压时保持连续可控性 ,从而达到改善输入电流波形与输入功率因数的目的。     

无电解电容单相电力变换器直接脉动功率控制方法

在单相电力变换系统中,大容量电解电容常用于消除交流侧与直流侧瞬时功率不平衡所产生的直流侧二次纹波电流以及交流侧低次谐波引起的直流侧谐波电流。然而电解电容的使用会直接降低系统工作效率,缩短使用寿命,给单相电力变换系统带来不良影响。针对该问题,文中首先将直流侧谐波(由交流侧基波和谐波引起的直流侧谐波成分)抑制的本质归纳为脉动功率的减弱、转移和就地补偿,基于此分析提出将脉动功率控制在交流侧,通过控制交流侧串联交流电容瞬时功率直接就地补偿而不在直流侧补偿的直接脉动功率控制思路,并总结出适用于交流侧直接脉动功率控制的电路结构特征。基于该电路结构推导出补偿多次谐波引起的交流侧脉动功率的控制函数,提出适用于多模块串联结构的无电解电容单相电力变换器(整流和逆变)直接脉动功率控制策略。该方法在不增加硬件成本的条件下保证电能质量,同时在交流侧对脉动功率进行直接就地补偿,缩短了脉动功率流通路径,提高了系统的效率。通过实验验证了所提方法的有效性。     

串联单相PFC整流单元对在永磁直驱风力发电系统中的应用

针对传统永磁直驱风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器进行一体化设计的新方案.该方案引入以永磁间步发电机电枢电感为升压电感的单相功率因数校正(PFC)电路,实现了发电机电流波形与功率因数控制.两个单相PFC电路的直流侧串联组成串联单相PFC整流单元对,交流输入侧与两个电气上互相正交的发电机定子绕组相连,可有效消除直流母线电压的纹波.介绍了新方案的拓扑结构和工作原理,搭建r基于dSPACE的快速控制原型试验平台,通过仿真和试验,验证了新方案的正确性.     

大型停车场直流充电桩输出侧低频纹波分量抑制

大型停车场用直流充电桩前级采用无电解电容滤波的三相不控整流电路,导致后级DC-DC变换器输出电流、电压中含有6倍工频纹波,严重缩短动力电池组的循环使用寿命。为此,从转移导纳的角度出发,对大型停车场直流充电桩输出侧的6倍频纹波分量的抑制方法进行了研究。首先建立了Superbuck变换器的小信号模型,得出恒流充电模式下系统的闭环转移导纳,并指出抑制输出侧的6倍频纹波分量的根本方法是减小闭环转移导纳在该频率处的幅值增益;然后基于该方法,得出了2种低频纹波抑制策略:提高系统的带宽和引入输入电压前馈;最后,通过一台1.8 kW/80 kHz仿真样机验证了理论的正确性。     

基于半控整流器的直流侧串联海上风电并网系统

根据对单相不控整流电路直流侧接电阻负载时特性的研究,该文提出了一种单相半控整流电路,其交流侧电流波形为正弦波,直流侧输出电压含直流分量和倍频分量,当构成三相半控整流电路时,输出电压中二倍频分量便相互抵消了,只剩下稳定且可调的直流分量。基于半控整流电路,文中提出一种海上风电汇集与并网系统,该系统采用变流器直流侧串联升压的方式获得直流高电压,用于风电汇集和传输,省去了笨重而昂贵的海上换流站,大大节约了建造和维护成本。仿真及分析结果显示,文中所提方法能够满足海上风电并网的需求,且稳态和故障时的性能优异。     

抑制燃料电池单相逆变系统低频纹波的波形控制方法

燃料电池单相交流供电系统中,负载所需两倍于输出电压频率的脉动功率将通过直流侧辐射到燃料电池,从而导致燃料电池输出能量的波动,降低燃料电池系统的能量转化效率,威胁其安全运行,严重影响燃料电池的寿命和稳定性。针对燃料电池分布式发电和电动汽车等单相交流供电系统,采用差分式逆变结构,提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法——波形控制方法。该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式为交流侧提供负载所需要的脉动功率,而平均功率则由直流侧电源提供,有效抑制了燃料电池输出的低频电流纹波。该方法在不增加硬件成本的条件下,保证输出电压质量的同时有效抑制燃料电池输出低频电流纹波。对波形控制方法进行详细的理论分析,并且选取合适的设计参数,从稳态和大范围负载输出动态两方面进行仿真和实验,结果验证了所提出方法的可行性和有效性。该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究与应用。     

两级式逆变器母线电压二次纹波分析及抑制

针对前级采用Boost电路、后级采用单相全桥逆变电路的两级式逆变器,研究基于传统电压外环电流内环控制改进的方法,以解决抑制中间母线电压低频纹波的问题。由于输入功率是直流量,输出的瞬时功率中除了有直流分量外,还含有2倍于工频的脉动分量,导致输入输出功率不平衡,从而使中间母线电压含有二次低频电压纹波。该低频电压纹波会引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命,会导致逆变输出电压波形出现削顶而产生畸变,还会影响系统的动态性能。为了解决母线电压低频纹波所带来的问题,提出了一种将输出功率前馈到前级直流变换器以实现母线电压低频纹波抑制的方法。仿真和实验结果验证了该控制方法的正确性和有效性,母线电压低频纹波得到很好的抑制。     

大型停车场用无电解电容直流充电桩鲁棒PI控制器设计

提出一种适用于大型停车场的直流充电桩,其前级采用无电解电容滤波的三相不控整流电路,后级为输入、输出电流均连续的Superbuck充电接口变换器。该直流充电桩具有可靠性和效率高、结构和控制简单且成本较低等优点。由于输入电压为6倍频直流脉波,因此充电接口变换器的右半平面零点随着工作电压而不断变化,且输出侧含有较大的低频纹波分量。为了确保系统在整个工作范围内稳定运行且输出侧低频纹波均满足要求,提出了一种适用于变结构系统的鲁棒稳定PI控制器设计方法——全局扫描法,以及基于转移导纳的低频纹波鲁棒抑制PI控制器设计方法。首先,给出了输出电压、总电感电流双闭环控制系统的稳定条件;然后,基于转移导纳,分析了输出侧低频纹波的传输机理和基本抑制策略;接着,给出了输入电压前馈控制器以及恒流、恒压两种充电模式下鲁棒PI控制器参数的设计准则和方法。最后,通过一台1.8kW/80kHz的样机对理论分析的正确性进行了实验验证。     

一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究

提出一种交流侧并联功率解耦电路的无电解电容光伏逆变器。该光伏逆变器主电路采用电压型H桥,功率解耦电路采用一种七开关双向变换器结构,并联在逆变器交流输出侧。H桥变换器采用电流滞环控制以实现交流并网,功率解耦电路采用基于脉冲能量的控制方式,即根据每个开关周期需要解耦的能量大小计算功率开关的占空比。功率解耦电路采用峰值电流控制,从而加大解耦电容上电压纹波,降低解耦电容器容值,以实现无电解电容的目的。分析了并联功率解耦电路的四个工作模式,讨论了解耦电感和电容的参数设计。建立了提出的无电解电容光伏逆变器的Matlab仿真模型以验证其有效性。仿真结果表明,提出的功率解耦电路解耦电容的容值降低到几十μF,可实现无电解电容器的光伏逆变器,从而延长光伏逆变器的使用寿命。