开关频率与电源频率比值较小时单周期控制PFC变换器的建模及稳定性

针对运行于开关频率与基波频率比值较小条件下的单周期控制功率因数校正(PFC)变换器,通过建立其大信号和小信号模型,并进行分析,揭示了单周期控制PFC变换器存在的基波相移问题、功率极限问题,在此基础上推导了系统稳定运行的必要条件,分析了系统的稳定工作区;给出了滤波电感值的选定方法和电压控制器的设计方法;仿真和实验验证了理论分析的正确性。建立的分析模型及得出的系统稳定运行的必要条件,对应用于较高基波频率场合的单周期控制PFC变换器的设计具有重要参考价值。     

双电流环交替控制的单相升-降压功率因数校正变换器研究

分析单相Boost-Buck功率因数校正变换器的工作原理,并对变换器在纯Boost和纯Buck模式下的电流控制问题进行分析.针对交流侧输入电压峰值大于输出电压的情况,提出由平均电流控制和电荷控制构成的双模式控制方案,确保变换器在一个基波周期内,不论在Boost,还是在Buck工作模式期间都可实现对输入电流的控制,达到功率因数校正的目的.文中给出双模式交替控制方案控制框图,并给出电荷控制方案的数字实现方法,最后通过实验对理论分析的正确性和控制方案的有效性进行验证.研究成果对于单相级联型Boost-Buck变换器的控制也有一定参考价值.     

三相单级全桥PFC变换器输入电流死区分析与补偿

研究一种三相单级全桥结构功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),可同时实现PFC、输入/输出侧电气隔离以及输出电压调节.通过对该变换器理想和非理想条件下等效电路的分析,发现由于主电路中各开关管和二极管存在导通压降,当输入电压低于主电路压降时,导通相电流将出现死区,该死区随着输入电压幅值的降低而增大.结合电路的工作原理,提出了一种抑制电流死区的补偿电路.补偿电路由6个小功率开关管和电阻构成,通过相应的控制策略,当输入电压最小的一相电压低于主电路压降时.该相电流通过补偿电路构成回路,消除电流死区.仿真与实验结果证明了理论分析的正确性.     

基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究

详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器,在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容,从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法,该算法仅需在一个开关周期内采样负载电流和输入电压来计算占空比,实现功率因数校正(PFC)的目的,控制简单,实时性好。实验结果表明,该新型的变换器工作在软开关模式下,并且实现输入侧的单位功率因数。     

小容量系统功率因数校正技术

为了提高电力电子装置的功率因数,选用一种功率因数校正方案,在电路拓扑方面采用无桥双Boost功率因数校正(2nd DBPFC)电路,降低电路损耗,可提高装置的效率;在控制策略方面采用单周期控制技术,不需要乘法器及输入线电压采样和电压前馈,只需开关管电流峰值信号就能完成对输入电流的控制,控制电路的设计简单.对单周期控制无...     

一种有源功率因数校正电流畸变抑制控制技术

为了减少风机驱动系统对电网造成的谐波污染,设计了一种带有功率因数校正功能的风机驱动器。在此项技术中,电流过零点畸变会影响功率因数校正的性能,为此提出了一种新的过零点畸变抑制方法并给出了理论证明和具体实现方式。采用占空比前馈补偿的数字控制,可以减小输入和输出电压对电感电流控制的干扰,从而使得输入电流能理想地跟踪输入电压。为了验证前馈补偿的效果,对输入阻抗进行分析进而说明了前馈补偿对电流相位超前的抑制作用。为得到准确的反馈电流,提出了一种电流采样方法,根据开关的占空比信息在一个PWM周期的两个不同时刻采样两次。文中所提出的方法可以有效抑制电流相位超前,减小电流过零点畸变,优化电流采样算法。仿真和实验结果都证明了所提出方法的正确性和有效性。     

基于单三相兼容PFC的过零点畸变抑制策略

单三相兼容功率因数校正(PFC)变换器应用广泛,具有效率高、稳定性好、兼容单相和三相电源等优点。但该拓扑在单相运行时,网侧输入电流在采用传统控制策略下的过零点畸变严重,影响着单三相兼容PFC变换器的稳态运行性能。此处首先分析了所采用的单三相兼容PFC变换器的拓扑结构,指出了变换器单相运行时电流过零点畸变的产生机理。这里采用延时补偿和采样电压幅值补偿策略,解决控制延时带来的过零点畸变问题。在此基础上,通过对过零点处高频开关管和工频开关管采取分时开关策略,解决过零点处开关逻辑混乱导致的过零点畸变问题。为验证理论分析的正确性,搭建了一台1 kW单三相兼容PFC变换器实验平台,测试结果表明,所提出的策略能够抑制电流的过零点畸变,提高单三相兼容PFC变换器的稳定性。     

基于单周期控制的高功率因数软开关电源

针对传统开关电源输入功率因数低、谐波含量高、开关损耗大等缺点,提出了一种基于单周期控制的高功率因数软开关电源,分析了采用单周期控制进行有源功率因数校正的原理,研究了不对称半桥电路实现谐振软开关的不同工作模态,并设计实现了电源实验电路。实验结果表明,采用单周期控制可有效提高系统功率因数,减小输入电流中的谐波含量,且电路设计简单,容易实现。不对称半桥电路利用开关管的寄生电容与功率变压器的漏感进行谐振即可实现零电压开关,有效减少了开关损耗,提高了电源效率。     

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

一种改进的单相无桥功率因数校正器

在无桥Boost功率因数校正器的基础上,采用耦合电感和两个二极管与开关管并联的方式,实现开关管体二极管零电流关断.同时将所有电感元件集成到一个磁芯上,提高了利用率,并利用耦合电感的漏感使并联支路二极管反向恢复电流降低,减少了电路反向恢复损耗.阐述了功率因数校正的原理,给出了单周期控制无桥Boost变换器实现功率因数校正的控制日标和实现方式,并采用基于单周期控制的专用芯片IR1150,进行实验验证.     

Performance improvement of repetitive controlled PWM inverters: A phase‐lead compensation solution

The compensation of the phase lag plays an important role in the improvement of convergence rate, tracking accuracy, and robustness of repetitive controller. However, it is often difficult to compensate the system phase lag exactly due to variation of the load and unknown disturbances. An alternative way is to provide a simple but effective phase compensation to compensate the phase lag in a frequency band that contains the major tracking error components. With this motivation, a repetitive control scheme with a linear phase‐lead compensator is proposed and applied to the control of constant‐voltage constant‐frequency pulse‐width modulated DC–AC inverters. Detailed analysis of phase compensation on system stability is provided, and conditions for the design of phase compensation are derived. The experimental results under different loads and load changes show that the proposed scheme can achieve high tracking accuracy, low total harmonic distortion, and fast dynamic response. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种改进的单相整流器控制策略研究

针对传统的基于低通滤波器的单相锁相环带来的网侧电压幅值衰减和相位滞后问题,提出了一种带通滤波器锁相环控制策略,基于带通滤波器对输入信号幅值无衰减和相位保持的特性,在所设定条件下该方法能够无延迟地提取出网侧电压的基波,并保持基波电压的幅值不变。针对电流环比例谐振控制器因带宽小,在电网频率偏移时带来功率因数下降的问题,采用了一种改进的比例谐振控制器。该控制器增加了带宽,具备零稳态误差和消除电网电压扰动影响的能力,能够减小电网频率偏移对系统的影响。最后,仿真和实验验证了所提出的基于带通滤波器锁相环控制策略和经过改进的比例谐振控制器方法的有效性和正确性。     

电力系统稳定器相位补偿的理论研究

电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡,其传统理论基于负阻尼机理,通过补偿信号经励磁系统产生的相位滞后为系统提供正阻尼转矩。本文通过推导机端电压和励磁电流产生的磁链间传递函数,对现有的PSS相位补偿法的整定方式进行了讨论。理论上PSS应补偿的相位即为从参考电压点到励磁电流产生的磁链间传递函数的相位滞后,实际应用中,常用易于测量的机端电压与参考电压之间的相位差来代替。本文讨论了参考电压扰动和机械功率扰动对上述相位关系的影响,并作了仿真分析,指出传统的PSS相位补偿方法不能适用于任何工况,需要进一步研究其适用条件。     

电子式电压互感器中的相位补偿研究

针对基于电容分压原理的电子式电压互感器的相位误差,提出了相位补偿方案。分析了二次分压电阻引入相位误差的大小,设计了组合相位补偿电路对该相位误差进行补偿。研究分析了相位补偿电路在不同工作点时随频率和温度的变化特性,结果表明,通过选取合适的单元移相电路工作点,使移相电路对频率的依赖性最小、受温度的影响也最小。该相位补偿技术已成功应用于电子式电压互感器。其型式试验结果表明,互感器的整体性能在-40～40℃时,比差和角差准确度达到了0.2级的要求。     

多串补线路保护动作性能分析

从理论上分析了多串补线路故障后的电气量特征,随着故障点的变化,线路多处会发生电流反相和电压反相,故障后电气量中存在多个低频暂态分量。研究了线路保护(电流差动保护和距离保护)的动作性能,提出了串补线路保护配置方案,并给出2点改进建议:一是采用保持记忆电压作为距离保护的极化电压,防止电压反相造成距离保护误动作;二是通过比较故障电流和记忆电压的相位来识别电流反相,当故障后电流相位超前记忆电压,判断为电流反相,闭锁电流差动保护。利用RTDS系统搭建了1 000 kV输电线路模型并进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致。     

特高压输电线路并联电抗器补偿方案

在特高压线路中,并联电抗器起限制工频过电压、抑制潜供电流、避免谐振过电压以及无功平衡等作用。首先研究了并联电抗器限制工频过电压的特性,分析计算表明并联电抗器仅可以有效抑制所在端的甩负荷工频过电压,为保障线路沿线电压均分布在允许范围,当线路长度超过550 km时宜采用分段补偿;然后分析了潜供电流和非全相谐振的原理以及它们与补偿度的关系;最后给出了并联电抗器配置的原则和计算方法。     

基于多方向元件的串补线路协同保护新方法

串补线路故障特征的复杂性加大了保护装置可靠动作的难度,为提高串补系统保护可靠性,提出一种多方向元件相互配合的串补线路方向保护方案。该方案利用负序电流值及故障前后的测量电流相位差判断故障类型,针对不对称短路、三相短路及负荷变动分别采用负序、工频方向及突变量电压电流相角差判断保护装置是否动作。PSCAD仿真表明,在系统发生电压反向、电流反向、经过渡电阻接地以及负荷变化等情况下该保护方案均可准确判断故障位置,从而使保护装置正确跳闸。同时,该方案不受MOV不同导通状态的影响,具有较好的保护性能。     

无功电容补偿自动控制装置设计

设计了一种智能化无功电容补偿装置.利用电路中所接负载特性不同,线电压与线电流相位差不同的特点,设计的相位差检测电路及算法能够准确地判断出当前电路中负载特性,再选择投入还是切除电容器组.电力电容投切控制算法可根据线路的无功功率判断所需投入或切除电容的最佳容量,并根据电容器组的使用频率进行选择.本装置能有效改善供电质量,提高设备的使用寿命,具有很好的应用推广价值.     

基于电压相位比较的双馈风电场输电线路单相接地距离保护

基于双dq坐标系的双馈感应发电机(DFIG)暂态模型,推导了DFIG正、负序突变量阻抗表达式并研究其相角变化特征。针对DFIG突变量阻抗角变化,提出一种单相接地时故障点序电流与保护安装处序电流之间相位差的计算方法,从而得到以保护安装处电压为参考值的故障点电压和补偿电压的相角。以区内外故障时故障点电压和补偿电压之间的相位关系为依据,提出适用于双馈风电场输电线路的电压相位比较距离保护方案。仿真结果表明,所提方法不受过渡电阻、故障位置及系统运行方式的影响,能够准确判别区内外故障。     

三相三电平并网逆变器无死区SPWM控制研究

深入研究当前电压型逆变器的死区补偿或无死区正弦脉宽调制（sinepulsewidthmodulation,SPWM）策略,并分析它们存在的问题。在此基础上,提出基于调制函数的并网逆变器无死区SPWM控制策略。为在三相三电平逆变器中应用这种策略,首先采用分相控制达到三相并网电流、调制函数的解耦,然后利用解耦的并网电流调制函数进行无死区SPWM控制。实验证明,这种控制策略简单有效,保证了无死区调制策略的可靠性,并摆脱了传统方法对于硬件检测电路的依赖。