两级式逆变器前级电路两种控制下的损耗分析

传统控制下两级式逆变器中间母线电压存在较大二次纹波,降低了中间母线电解电容寿命;而利用逆变侧瞬时输出功率前馈控制前级直流变换器的方法可抑制该纹波,但其对电路损耗的影响未知。这里分析比较了这两种控制下两级式逆变器前级电路的损耗。运用器件Datasheet中伏安特性、开通损耗及关断损耗与电流的关系曲线,通过image2data软件提取参数,采用最小二乘法拟合得到伏安表达式和开关电流公式,结合变换器开关电压电流解析式,建立了器件损耗模型并进行预估。最后对比了实验测试损耗与理论预估损耗,证明了采用功率前馈控制时前级电路损耗更大。     

电力机车PET中直流母线电压的大信号建模及分析

为了准确分析电力电子变压器在大信号扰动下的动态特性,给出一种基于功率平衡的回转器建模方法。利用该方法对额定容量为3 MW的电力电子变压器进行了建模,并与传统的开关模型进行了比较分析。仿真结果表明,基于功率平衡的回转器建模方法具有实用性和有效性。该模型不仅可以精确反映系统在大信号扰动下的行为特性,而且可以减低仿真时间。为了实现前后级直流母线电压的解耦控制,提出了电压前馈补偿策略。在此基础上,建立了母线电压的统一时域解析方程,定量分析了在大信号扰动下系统参数对各直流母线电压的影响,给出了关系曲线,为各模块控制器的设计提供了准则。     

基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略

针对级联H桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联H桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。     

一种适合宽范围输出的三电平DC/DC变换器

提出了一种宽电压范围输出的三电平DC/DC变换器,其包含两组并联的主桥臂和辅助桥臂以及级联形式连接的主变压器和辅助变压器。该变换器具有低压低功率和高压高功率两种工作模式,其中低压模式下辅助桥臂不开通以降低电路损耗,高压模式下辅助桥臂开通以提高输出电压。与传统电路相比,变压器具有更低的变比,分析了传统拓扑的损耗,并比较了新拓扑与传统拓扑在不同输出模式下的效率,得出新拓扑在低压模式下具有更高效率的结论。研制了一台2 000 W的原理样机,实验数据表明,在低压模式下新拓扑的效率仍可高达94%,较传统拓扑提升了3%,验证了理论分析的正确性。     

基于纹波电压前馈的级联H桥整流器输出电压平衡策略

对传统的比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了建模分析。通过分析发现大范围投切载时输出电流扰动对平衡控制的影响不可忽略。在此基础上给出了投切载时系统调整时间、输出电压跌落值与系统特征参数之间的关系曲面。针对投切载时比例式脉冲补偿电压平衡控制下CHBR动态性能差的问题,结合输出电流与输出电压纹波峰值之间的关系,通过将输出电压纹波峰值引入电压平衡环节,提出了纹波电压前馈电压平衡控制策略,并给出了纹波电压峰值的检测方法。最后,利用三级CHBR的仿真模型和实验平台对所提策略与比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了比较测试。测试结果表明所提策略在切载后各级输出电压间的最大不平衡电压减小了12 V,调整时间缩短了43 ms,证明了所提策略的正确性和有效性。