新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑及其工作机理分析

针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块间通过形成局部的并联支路实现电容间电能传递和电容电压自平衡,避免了子模块电容在单向直流电能变换导致的电压失衡。通过对变换器的平衡机理及其基本工作原理分析、仿真实验验证,结果表明所提出的变换器在直流控制方式下能够稳定运行,子模块电容电压具有自平衡能力,变换器电压变比范围大,具有适用于不同应用场合直流输配电的应用潜力。     

高电压宽范围输入低电压输出的DC-DC辅助电源设计

高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源技术是中高压、大容量电力电子变流系统的关键辅助技术。基于双管反激电路,本文设计了一个高电压宽范围300~2 500V输入,低电压24V输出的DC-DC辅助电源样机,并给出了电源详细的设计方案。相比传统辅助电源,设计的辅助电源启动支路在电源工作后可自动断开,实现了电源输入电压范围更宽目标;电源主电路由变压器隔离,控制、反馈电路由辅助绕组供电,确保了电源输入/输出高电压隔离;开关管驱动电路采用带耦合电感的脉冲变压器,满足了驱动信号高压隔离和同步驱动要求。此外,计算电源效率的结果表明,双管反激辅助电源更适合高电压输入场合。最后,进行了相关实验,结果验证了所设计的高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源方案可行性和正确性。     

一种新型大容量电力电子通信中16位CRC并行算法

大容量电力电子装置在电路结构、空间布局及控制功能上往往都存在较明显的分布性,需采用实时性高且复杂的分布式控制技术,而实现该分布式控制技术的关键是高速串行通信.循环冗余校验(CRC)作为串行通讯中最常见的数据校验法,可保证通讯数据的准确性与可靠性.针对大容量电力电子装置中数据传输实时性高、控制数据基于开关周期自然分段且要...     

多相H桥逆变器支撑电容电流计算

直流支撑电容电流计算是变频器设计的一个关键步骤,现有方法多是针对传统的三相变频器展开,鲜有关于多相变频器的相关计算研究。针对直流侧并联型多相H桥逆变电路拓扑和SPWM的调制方式,采用开关函数法对其直流支撑电容电流有效值进行了分析计算,并给出该种电路拓扑下适用于任意有限相逆变器的直流支撑电容电流有效值计算公式,分析了逆变器相数、调制比和功率因素对电容电流有效值的影响。仿真与实验证明,该计算方法准确性较高,使用所提出的公式可以有效地实现多相H桥逆变器直流支撑电容电流计算。     

基于电路拓扑的IGBT并联均流方法

随着市场对大功率电力电子变流器需求的与日俱增,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar tran-sistors,IGBT)的并联技术已成为大功率设计应用的解决方案之一。针对现有的一些解决IGBT并联均流措施存在的问题,在详细分析外加电感对动静态均流影响的基础上,提出了一种基于电路拓扑的两电平电路中的IGBT并联均流方法,该方法需要添加1个额外的直流侧二极管和2个μH级的电感,降低了开关的开通损耗,不需要设置死区,且短路保护实现容易。同时,针对该方法带来的IGBT关断过电压第2尖峰抬高的问题,提出了一种改进的电路拓扑结构,利用额外的电容-二极管-电容(CDC)网络来解决IGBT关断过电压的第2尖峰抬高的问题。试验结果表明了该种方法的正确性、有效性和可行性,为大功率电力电子变流器的扩容提供了较理想的选择方案。     

一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上,结合飞轮储能系统的工作特性,提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式,转速环实现恒转矩控制,能量环实现恒功率控制;引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换;利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿;基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求,给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比,所提充电控制策略恒功率控制灵活,恒转矩控制至恒功率控制切换平滑,且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响,满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后,仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。     

一种中大功率IGBT数字驱动器设计

目前工程中使用的中大功率IGBT驱动器大都采用模拟电路实现的无源电阻性门极控制方案.针对这些驱动器产品存在的缺陷,提出以FPGA为核心,利用数字技术实现可分级控制的有源门极驱动方案,并论述了该数字驱动器的结构及各部分的工作原理与作用.该驱动器能利用全面的IGBT状态检测电路、多路故障检测和保护电路,使IGBT开关过程得...     

基于RTW的2H桥逆变器SPWM目标代码自动生成

提出一种基于实时代码生成工具(RaW)的TMS320F2812型定点DSP控制系统.给出了基于Matlab/RTW的系统设计方法和开发流程.结合该集成一体化控制平台,提出了一种基于嵌入式目标代码自动生成的2H桥级联逆变器SPWM产生方法,利用Matlab/Simulink工具建立了算法模型.仿真验证算法后.给出了以TMS320F2812型定点DSP为目标的SPWM控制模型,并自动生成代码,编译、下载到目标DSP中运行.产生的波形与理论吻合.这种基于模型的设计流程,实现了工程开发过程中从算法设计到最终实现的所有阶段,提高了产品开发效率,降低了成本.     

双脉冲测试方法在中点钳位三电平逆变器中的应用研究

双脉冲测试已成为两电平逆变电路标准的测试方法,将其直接扩展至中点钳位(NPC)三电平逆变器的测试中,会引起内外管动态电压不均衡的问题。本文采用半桥结构的NPC三电平测试电路,并结合两种典型的吸收电路,通过分析状态转换过程,分析了内外管产生动态电压不均衡的电路机理,并指出这种电压不均衡现象是由于传统双脉冲方式无法正确对内外管电压状态进行有效配置而造成的。本文采用一种简单的三管动作双脉冲测试方法,避免了电压不均衡现象的发生。该方法考虑了开关管的死区时间,可以很好对NPC三电平电路中功率器件的瞬态特性及吸收电路的吸收效果进行测试。最后,通过仿真与实验证明了理论分析的正确性及测试方法的合理性。     

抑制控制器暂态过程中脉冲误触发的电路研究

控制电路在上电与掉电的过程中存在暂态过程,此时绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动信号容易失控,若主电路支撑电容已完成充电,会导致主电路短路故障。针对此问题,为防止暂态过程中IGBT的误触发,需要对驱动信号进行控制。简单有效的方法为,在暂态过程中产生一个使能信号,使能信号禁止IGBT驱动信号输出,待控制器稳定以后才使能IGBT驱动信号。此处采用比较器LM393D和芯片SN55452BP设计了一种上电顺序简单、易于实现和可靠性高的保护电路。经过仿真验证与实验测试,保护电路能够有效地抑制控制电路暂态的影响,避免开关误触发等问题。