电压型矩阵整流器解结耦矢量调制原理研究

将解结耦思想与空间矢量调制策略相结合,针对矩阵变换器双向开关的物理特性,提出一种基于电压正负切换指令信号的矩阵变换器的解结耦矢量调制策略。依据该调制策略可对矩阵变换器双向开关进行灵活独立控制的同时,还可实现电压型非隔离矩阵整流器输出正、负两种直流电压,具有更强的负载适应性。系统的仿真和实验结果证明所提解结耦矢量调制策略的可行性和有效性。     

串联谐振型三相双有源桥变换器损耗分析

以基于变压器星-角连接的串联谐振型三相双有源桥DC-DC变换器为研究对象。首先,对其工作原理进行详细分析,并推导电感电流、功率表达式,以及软开关条件;其次,将变压器副边电路折算至原边,使谐振变换器的电路模型得到大大简化,并以此为基础进行电路参数选择和硬件设计;然后,通过对变压器、电感、开关管的功率损耗进行分析,建立串联谐振型三相DAB变换器的总功率损耗模型;最后,设计500 W的实验样机对理论分析和损耗模型的准确性进行了验证。     

新型倍压-Z源逆变器

传统单级可升压逆变电路能够克服升压和逆变电路不兼容的缺点,但拓扑本身结构使该类电路升压能力受逆变电路调制因子M的限制,不能完美的发挥其优点。针对现有的技术缺陷,提出一种高电压增益的单级逆变电路,利用直流侧改良倍压单元和逆变侧直通状态,在直通占空比D较小时获得较大的电压增益。电容的缓冲作用能有效减小直流链电压的开关尖峰,逆变效果好,适用于光伏并网等升压要求较高的逆变场合。对变换器的工作状态进行描述,以此进行理论分析,并加以仿真验证,再和经典变换器的电路参数对比。继而搭建600 W实验样机,验证电路的可实现性,最终的实验结果验证了所提逆变器的可行性和正确性。     

一种无重叠时间无变压器电流型光伏并网逆变器研究

电流型并网逆变器（CSGCI）具有允许桥臂直通，升压性能好等优点，但现有CSGCI不仅需设置重叠时间，且存在高频共模漏电流较大的问题。针对该缺陷，该文首先提出一种无需设置重叠时间的无变压器型CSGCI拓扑及其单极性SPWM调制策略；其次对CSGCI的工作模态和共模漏电流进行分析；然后详细分析模态转换时的换流过程，研究表明：新型CSGCI不仅高频共模漏电流得到了有效抑制，且在无需设置重叠时间的情况下，能顺利完成换流；最后，通过硬件电路实验验证了该逆变器设计和理论分析的正确性。     

一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器

为减小双向变换器低压侧电流纹波,改善变换器硬开关现象,降低其闭环系统设计的复杂程度,提出一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器。该变换器在低压侧全桥桥臂中点加入2个交错并联的Boost电感,在增加变换器增益的同时可减小变换器低压侧电流纹波,高压侧为倍压整流电路,进一步增加了变换器增益,同时利用变压器漏感与谐振电容谐振创造了高压侧开关管ZCS的条件。该变换器正反向均采用PWM+PFM混合调制控制,通过改变占空比调节输出电压,调节开关频率实现高压侧开关管的ZCS,采用该控制方案降低了变换器闭环系统设计的复杂程度,并可减小高压侧开关管的关断损耗。搭建一台600 W试验样机,进行正反向实验,验证所提方案的有效性。     

应用于新能源发电的有源钳位隔离型Boost变换器

传统的隔离型Boost变换器需要使用两个及以上的磁性元件,造成磁性元件数量偏多。文章提出了一种新型有源钳位隔离型Boost变换器,该变换器将变压器、输入电感和谐振电感集成在一个磁性元件中,变换器的开关管数量及增益特性与传统的隔离型全桥Boost变换器相同。通过设置原边有源钳位电路,变换器中所有开关管的电压应力不超过变换器的最高输入电压;设置副边谐振倍压网络,变换器实现了整流二极管的零电流关断。最后在一台500 W的样机进行试验,试验结果验证了该变换器的可行性。     

单相光伏并网逆变器建模与控制技术研究

对一种由Boost和带LCL滤波器的逆变电路组成的两级式单相光伏并网逆变器进行了研究。建立了前级电路的小信号模型,不含右半平面零点,且光伏阵列工作点变化不影响除转折频率外的幅频特性,简化了控制器的设计。后级采用双电流环控制策略:将滤波电容电流作为内环反馈量,实现LCL滤波器有源阻尼,并对两种实现方法进行分析比较;外环采用带谐波补偿的准比例谐振控制,实现并网电流零稳态误差控制,具有很好的跟随性能和抗干扰性能。基于能量平衡原理,推导了电压控制器输出到直流链电压的大信号模型,将系统校正成Ⅱ型系统,并引入复合控制,消除了稳态误差,增强了系统抗干扰能力。最后用Saber进行仿真,证明了建模和控制方法的有效性。     

高频链结构独立光伏逆变器的研制

离网型独立光伏发电是太阳能利用的一种重要方式。为克服传统独立光伏发电逆变器采用工频变压器隔离升压所导致的其体积大、重量重、转换效率低等缺点,研制了一款高频链结构独立光伏逆变器,采用高频变压器实现电能传输和变换。针对低输入电压、中等功率高频光伏逆变器,为减小开关管电压、电流应力,提高效率,提出高频变压器初级并联、次级串联的组合推挽电路设计方案,并详细介绍关键电路参数设计过程。实验结果表明,所设计的逆变器输出电压稳定、正弦度良好、效率较高,功率等级和性能指标可满足大多数独立光伏电源的供电要求,具有广阔的市场应用前景。     

小型光伏正弦波逆变器的设计

介绍基于dsPIC30F2010单片机的小型光伏正弦波逆变器的硬件结构与功能,以及充电电路、逆变电路、驱动电路的设计和软件流程。该逆变器采用双极性SPWM调制输出正弦波电压。实验结果表明输出电压波形满足设计要求。     

光伏微逆变器用串联谐振型直流变压器的设计

低压输入的光伏微逆变器系统中,广泛采用"Boost+直流变压器"的两级式DC/DC功率变换方案,传统的直流变压器方案主要是基于全桥变换器方案,该方案开关管数量多,而且开关管工作在硬开关状态。文章提出了一种新型串联谐振型直流变压器,该变压器原边采用半桥结构,副边为倍压整流结构,变压器开关管数量减少了一半。通过引入串联谐振腔,在合理设计死区时间的基础上,开关管可工作在软开关状态。最后制作了一台300 W样机,样机具有良好的增益特性和效率特性。     

HFLMI并联系统改进虚拟阻抗及功率滤波新方法

为改善传统逆变器应用中需要采用工频变压器实现电气隔离和电压匹配,从而导致并联系统体积大、重量沉、效率低、动态响应特性差、及音频噪声大的缺点,以三相高频链矩阵式逆变器(HFLMI)为功率接口,在研究三相高频链矩阵式逆变器HFLMI并联的基础上提出一种新的功率滤波方法,该方法采用二阶广义积分器(SOGI)对坐标变换后的采样电压、电流进行滤波,用滤波后的量进行功率的计算。针对传统虚拟阻抗控制易使并联系统对电流噪声高度敏感的问题,研究基于SOGI的虚拟阻抗控制与改进前级功率滤波相结合的控制方法。仿真和实验验证所提控制方法的可行性和有效性。     

高频隔离并网系统中LLC谐振变换器频率跟踪策略研究

在高频隔离并网系统中,LLC谐振变换器工作在谐振点时可显著提高系统整体的效率,然而在实际工作条件下,难以保证其工作频率与谐振频率点完全一致。为实现谐振频率点的跟踪,该文提出一种自适应频率跟踪策略,通过变压器副边整流二极管工作状态实现对谐振变换器工作模式的区分。最后设计一台1 kW的LLC谐振变换器样机,通过实验验证了该频率跟踪控制策略的有效性。     

三相八开关的两级式T型光伏并网逆变器研究

介绍一种新型的非隔离两级式光伏并网系统,该系统由三电平升压型电路和三相八开关T型逆变拓扑构成。前级升压电路通过采用开关管移相180°的交错控制和调整开关管导通时间的策略,减小电感电流纹波,实现直流母线电容电压的平衡;后级逆变电路采用基于最优五段式的九矢量空间矢量脉宽调制算法,简化运算,减小开关损耗,提高直流母线电压利用率。最后,通过搭建12 kW的实验平台,验证所提控制方法的正确性和有效性。     

一种基于两电感变换器的高压侧移相调制策略

针对电流型两电感变换器存在的高电压尖峰和硬开关问题,以电流型两电感双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)变换器为基础提出一种高压侧移相的调制策略,使其更适合应用于燃料电池汽车中。该调制策略采用定频PWM控制,在全负载范围内可实现低压侧开关管的自然换流和零电流开关(zero current switch,ZCS)关断,进而抑制关断电压尖峰;通过调节低压侧开关管占空比,可调节变换器功率和增益;通过调节高压侧移相角,可调节电流峰值,控制漏电感电流有效值,从而降低电路整体导通损耗,提升变换器效率。该文首先介绍电路的升压和降压模式的工作原理,然后分析占空比和移相角对电流有效值的影响,最后建立一台400 W的样机,对所提调制策略进行实验验证。     

基于双采样的LCL型并网逆变器并网电流间接控制研究北大核心CSCD

在并网逆变器滤波方面,LCL型滤波器比LC型滤波器具有更加优良的高频谐波滤除能力,但是LCL型滤波器的谐振效应也给并网系统的稳定性带来一定的挑战。实际的并网逆变器通常采用逆变器侧电流和电容电压作为反馈进行控制,在分析LCL型并网逆变器结构的基础上,文章提出一种逆变器侧电流反馈控制并网电流和电容电压反馈抑制谐振的并网逆变器控制方案,无需逆变器外部增加电流传感器,给出了精确的并网电流参考值计算方法。实验验证了文章所提控制方案的有效性。     

基于布谷鸟算法的电子变压器输出端谐振参数优化

常用来降低电子变压器主开关损耗的方法。目前是基于LLC谐振网络的软开关技术。其中谐振参数的选取是否合适直接影响到电子变压器输出性能的好坏。为此,该文引入布谷鸟搜索算法对谐振参数进行智能优化设计。该搜索算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,并且其特有的巢寄生行为和莱维飞行特性能够使得谐振参数避免陷入局部最优。其优化过程首先利用基波分析法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及原、副边电流、励磁电流的直接关系,从而得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用布谷鸟搜索算法优化得到使电路损耗最小的谐振网络参数。最后,以半桥LLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下,全负载范围内,该优化设计方法比"FHA+仿真"法的效率提高了1%~2%,样机最高效率达97%,证明了论文所提优化方法的有效性。     

新型MPPT算法在两级式光伏并网系统中的应用

以光伏发电系统为研究对象,分别结合相应的控制算法建立了一种带有最大功率点跟踪(MPPT)功能的光伏并网系统,并利用Matlab软件进行了仿真。仿真结果表明,前级Boost电路基于新型算法——变步长扰动观察法实现了最大功率点跟踪的功能;后级逆变电路采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式,使逆变器的输出能准确、快速地跟踪电网电压变化,并与电网电压保持同频、同相。该系统的输出为纹波较少的正弦波形,功率因数接近于1,可满足光伏并网对逆变器的要求。     

新型高效率无漏电流单相非隔离光伏逆变器

为实现“双碳”及“铜退硅进”的目标,非隔离型逆变器在光伏新能源发电领域得到了广泛的研究与应用。非隔离光伏并网系统中存在的漏电流问题是迫切需要解决的关键问题之一。为解决该问题,文中提出了一种新型单级共地型无漏电流,高效率非隔离光伏并网逆变器拓扑结构。分析了所提逆变器前级DC-DC升降压电路的工作原理和模态,给出了其软开关实现条件。研究了新型拓扑结构的无漏电流内在机理,以及推导了其输出电压特性。搭建了基于PSIM软件的仿真模型,仿真结果表明：与传统漏电流抑制拓扑相比,该拓扑结构可实现无漏电流光伏并网,而且前级DC-DC变换器可实现软开关,可在较宽输入电压范围内实现高效率、高质量电能并网。     

非隔离型单相级联双降压式光伏并网逆变器及其漏电流分析

针对无隔离光伏并网逆变器中因高频共模电压产生的高频漏电流问题,提出一种非隔离型单相级联双降压式光伏并网逆变器及其调制策略。在逆变器光伏组件连接端加入2个开关管,实现了续流阶段与光伏组件的隔离;双降压式和独立续流二极管的结构可避免桥臂直通和降低导通损耗。接着对提出的调制策略分析电路工作特性,建立其在正负半周不同的共模等效模型,分析其漏电流抑制能力。最后搭建Matlab/Simulink仿真和DSP实验平台,仿真与实验结果验证了所提电路抑制漏电流的能力。     

两级式光伏并网系统建模与控制研究

建立了由Boost DC/DC电路和LCL滤波器的逆变电路组成的两级式单相光伏并网系统数学模型。前级Boost DC/DC电路采用变步长的扰动观察法调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点的跟踪;后级LCL滤波器逆变电路采用电网电压前馈和电流跟踪控制技术,利用前馈补偿有效抑制电网波动,具有很好的跟随性能和抗干扰性能;改善系统的动态性能,有效减少系统产生的高次谐波。最后用Matlab软件对该模型进行了仿真,证明了建模和控制方法的有效性和可行性。