电力电子器件及其应用的现状和发展

正(接上期)3.3电动汽车汽车是人们生活的重要交通工具,随着人们生活水平的提高,越来越多的人开始购买汽车。但是,汽车的大量使用带来了能源消耗,资源短缺,环境污染等一系列问题,这些问题促使各大汽车公司竞相研制各种新型无污染的环保车。而电动汽车是以电能为动力,通过电动机将电能转化为机械能,这完全符合零污染汽车的理念。因此,电动汽车作为解决资源短缺,环境污染等问题的重要途径,得到了快速发展。     

基于输入-输出参数的光伏电池最大功率控制的比较

根据观测对象的不同,光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)方法可以分为基于输入参数和基于输出参数两种。为了深入分析两种控制方法的动、静态特性,本文以Boost拓扑为最大功率跟踪电路,选用简单有效的扰动观测方法,利用开关平均法建立系统小信号模型,通过求解占空比扰动至输入、输出观测对象之间的小信号传递函数,对比分析了基于输入参数和输出参数MPPT系统的动态特性。分析结果利于合理选择最大功率控制方法,优化系统参数,指导占空比扰动步长和扰动观测周期的选取。     

数字电路近场辐射骚扰研究

给出了载流导线对的近场共模(Commom Mode,简称CM)和筹模(Differential Mode,简称DM)辐射模型.提出了在频率低于30 MHz时能比较准确地预测数字电路近场辐射场量的方法.基于该方法,对CM和DM模型进行了实验比较,结果表明CM辐射模型能更好地预测数字电路的辐射EMI频谱.     

5KW全数字控制单级隔离型功率因数校正变换器的研究

针对当前工业界某些应用场合对高功率等级、严格的谐波标准以及输入输出隔离等要求，本文提出了一种新的结合主电路拓扑和全数字控制技术的解决方案。文章采用单级隔离型全桥结构结合传统BOOST型PFC的输入电感和RCD钳位作为主电路，并融合数字控制方案，对中大功率单级隔离型PFC进行研究。分析了主电路工作原理，建立了小信号动态模型，并详细分析了基于该模型的数字控制设计方法。提供输入输出电气隔离的变压器，允许输出可以在较大范围内调整，既可以高于输出电压也可以低于输出电压，此外允许多路输出方案。因此，变压器的加主大大拓展了此类PFC变换器的使用场合。采用的数字控制方案，同时具有良好的动态响应特性和稳态调节特性。优异的动态调节特性可成功解决模拟控制引入的变压器偏磁现象。基于本文所提出的拓扑以及控制方案，制作了5kW输出功率且开关频率为55kHz的样机，验证了该变换器的优良性能，满载功率因数达到0．994，效率超过92％。     

互补控制的有源钳位型零电压开关功率因数校正器

分析了一种改进的零电压开关功率因数校正(PFC)变流器,并给出了优化设计方法。有源钳位Boost变流器中,可以通过一个辅助开关管,一个很小的辅助电感和一个钳位电容实现所有开关器件的零电压开通。通过增加一个很小的辅助二极管VDc,钳位升压二极管上的电压振荡,降低了有源钳位Boost变流器中升压二极管的电压应力。根据优化设计结果,制作了一台功率为500W的PFC样机,输入为90～265VAC的全球电网电压范围。样机在90VAC输入时的效率为95.5%。     

基于LLC拓扑的宽电压输出LED驱动电源研究

半桥LLC谐振变流器作为中功率开关电源的最佳拓扑选择,通常应用在恒压输出场合中。针对用于LED驱动的高效率恒流电源的DC/DC部分,这里提出一种适用于宽范围输出的新设计方法,并给出设计流程,分析了对设计参数的影响和高效率优化。同时根据所述设计原则构建了一台140 W的半桥LLC变流器样机,经过参数优化,其在整个输出电压范围内的效率均在95.5%以上。实验结果验证了半桥LLC可作为LED驱动的很好的拓扑选择,其在全负载范围内均可达到很高效率。     

并联混合有源电力滤波器的关键技术研究

提出并实现了一种新型的并联混合有源电力滤波器(PHAPF)结构及其控制策略,即在一个低容量三相APF的逆变器交流输出侧串接LC 7次串联谐振无源滤波器.LC的存在大大降低了逆变器所承受的基波电压,与传统并联有源滤波器相比,有源滤波器的容量可大大降低.通过数字控制对三相电网电流矢量在d,q坐标系下进行投影变换,实现谐波和无功电流的精确提取与控制.对20 kVA PHAPF的仿真分析和实验结果均证明所提方法能提高无源滤波器效能,降低有源部分容量和改善整个滤波装置的滤波性能,性价比高且实用性强.     

共模扼流圈饱和效应分析及动态电感计算

研究了差模电流激励下的共模扼流圈磁饱和效应.建立了共模扼流圈的有限元分析模型.共模扼流圈三维磁场分布的仿真计算结果显示,磁芯中差模电流激励的磁通并没有完全抵消,仍有少量漏磁存在.这些漏磁增加了磁芯的磁通密度,并导致磁芯部分饱和.为得到共模扼流圈在磁芯部分饱和情况下的共模电感值,借助有限元数值分析,给出了求取共模扼流圈动态电感的计算方法.最后设计了测量差模电流激励下共模扼流圈动态饱和电感的实验,仿真计算与实验测量结果吻合较好,表明所提出的共模扼流圈动态电感的计算方法是有效的.     

Z源逆变器光伏并网系统光伏电池MPPT和逆变器并网的单级控制

Z源逆变器光伏发电系统是一种具有升/降压功能的单级系统。它可以通过调节直通占空比实现前级光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)控制,然后由逆变器调制因子M实现并网控制,简称为两级控制。两级控制策略虽然控制器设计简单,但是在逆变器额定电压输出的情况下,调制因子小、有源元件电压应力和输出电流谐波含量高。本文提出了一种基于统一电压空间矢量的单级控制策略,从系统的角度出发,整合直流链升压电路控制量B和逆变器并网电路控制量U为一个变量——统一电压空间矢量U′。通过控制统一电压空间矢量的长度,进而达到同时控制直通占空比和逆变器调制因子的功能。该策略充分利用了直通零矢量,使逆变器的调整因子M增大,直流电压利用率高,相应地有源器件的电压应力和逆变器输出电流谐波得到很大的改善,并发挥了单级电路整机效率高的优势。实验结果验证了理论分析的正确性与实用性。     

Z源逆变器交流调速系统前馈控制策略研究

提出了一种适用于Z源逆变器交流调速系统(Adjustable Speed Drives System,简称ASDS)的前馈控制策略,用以抑制由二极管整流所带来的6倍于工频频率的纹波(简称6脉低频周期纹波)对系统的影响.由于Z源逆变器具有独特的升/降压功能,使得能通过调节直通占空比的大小得到恒定的逆变器输入直流链电压.首先,从定性和定量两个方面分析了6脉低频纹波对Z源逆变器ASDS的影响.根据前馈补偿之主动、超前补偿的特点,提出了适用于Z源逆变器ASDS的前馈补偿方法.根据全补偿理论设计了前馈补偿器.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.