一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

用于电励磁同步电机的软开关直流变换器

本文提出了一种适用于励磁同步电动机负载的谐振软开关变换器及其参数设计方法。结合谐振原理,在变换器拓扑中引入耦合电感与谐振电路,并利用Matlab程序绘制三维图,综合考虑开关管最大电压应力、最大电流应力、电感耦合系数及占空比之间的关系,计算并优化出合理的变换器参数。使变换器具有低脉动、低损耗、小体积、高功率密度的特性,同时可抑制负载中寄生参数的影响,提高变换器工作的稳定性。基于750 W的实验样机,给出了具体的参数设计过程,并对参数设计结果进行实验验证。     

燃料电池用交错并联型Boost变换器参数综合设计方法

以燃料电池用交错并联型Boost变换器为研究对象,该文提出一种兼顾效率与功率密度的参数综合设计方法。首先对比单支路运行和多支路交错运行的电压及电流纹波,引入纹波抑制比量化交错并联对纹波的影响,从而建立变换器整体纹波要求与支路参数的对应关系,以此为基础进行参数设计。在参数设计过程中,以开关频率fs、电感电流纹波ΔIL以及电感磁心半径r为自变量,进行损耗建模和无源器件体积建模。以变换器损耗小于设定值为约束条件,以无源元件体积和最小为目标,优选最佳参数。在此基础上,进行电容取值和电感设计,进而实现兼顾效率和功率密度的设计目标。最后,通过仿真及搭建40kW实验样机,验证了理论分析的正确性和参数设计方法的可行性。     

基于GIS制造特征的电磁波仿真模型简化的研究

以CAD特征建模方法为基础,建立了GIS电磁波传播仿真研究的逆向建模方法。应用三维电磁场数值计算有限元方法,在准确考虑GIS内部绝缘子和内导体制造特征的前提下,分析了一实际GIS内电磁波传播规律,获得了电磁波的泄漏参数的频率特性。研究了GIS内部绝缘子和内导体制造特征不同简化模型中泄漏参数的频率特性。将不同简化模型分析结果与精确模型的分析结果进行对比,分析了GIS制造特征的不同程度的简化对电磁波泄漏参数的频率特性、数值仿真计算时间和占用内存的影响。基于上述讨论,通过系统的比较,确定最优简化模型。由于特征建模和电磁分析模型简化中所遵循的几何构建过程是相似的,所以该简化思路在一定范围内具有通用性。     

一种交错并联双Buck全桥型双向并网逆变器

基于双Buck全桥变换器拓扑,提出一种交错并联型双向并网逆变器。该逆变器克服了传统H桥逆变器存在死区时间,且开关频率无法大幅度提升且桥臂存在直通危险的问题;为了在提高频率和功率密度的同时保证变换器效率,采用二通道交错并联结构,相同的输出电感电流纹波下,仅需要较小的电感量,同时还可以减小高频开关管的电流应力和损耗。该文对变换器的逆变和整流两种工作模式的工作原理与特性进行了分析;同时,以电感量最小为目标,综合考虑不同模式下滤波器设计要求,利用图解法对Buck电感和滤波器参数进行优化设计。在此基础上,构建损耗分析模型,计算并分析逆变和整流模式下的损耗分布。最后,搭建一台5kW的实验样机,对上述理论分析和计算进行验证,实验结果表明20%至满载范围内逆变器效率均高于98%。     

CLTLC多谐振变换器的磁集成方法

基于印制电路板(PCB)绕组及平面变压器技术,提出一种仅包含单一磁件的磁集成设计方案,可有效解决多谐振变换器中磁性元件数量过多的问题,并将其成功应用到CLTLC多谐振变换器中。该变换器的所有磁性元件,包括两个谐振电感和两个高频变压器,都可集成到EIE型磁心结构中。为实现变压器励磁电感和漏感的解耦控制,利用矩阵变压器思想和绕组不均匀分布设计,在磁心的中柱引入一定气隙,可得到一种新型E型磁心结构。另外,基于该结构,建立变压器的磁阻模型,从数学角度对所提磁集成方案进行论证。同时,给出最终的磁集成设计方案。最后,建立一台额定功率为1kW的CLTLC多谐振变换器样机,并进行了相关实验。实验结果验证了所提磁集成设计方案的可行性和有效性,变换器的最大效率可达96.45%。     

小型并网风力发电系统控制策略

提出一种对小型风场具有高度适应性的小型并网风力发电系统。在拓扑结构上,该系统采用一种基于开关电容的三相反激式倍压整流电路并引入储能回路,有效地改善了系统在低风速工况下的发电效果。在控制策略上,根据不同的风速大小以及电池组荷电状态选择相应的控制方法以实现多个控制目标,包括收集微弱风能、提高系统风能利用率、拓宽可利用风速范围以及延长电池寿命等。同时,阐述了系统在不同工况下对直流母线电压的控制方法,并基于双向DC-DC变换器采用了一种简单可靠的死区控制方法。最后,为验证系统控制方法的可靠性和实用性,分别在实验室环境和真实小型风场中对样机进行了测试。     

多模式切换运行的拓扑变换型多谐振软开关直流变换器及参数设计方法

提出一种可支持多模式切换运行的拓扑变换型多谐振软开关直流变换器。该变换器通过引入辅助开关管来改变多谐振腔单元的结构,进而在不同应用场合下表现出自适应的谐振特性。其中,含双变压器的多谐振结构用来满足高电压增益的需求,而五元件多谐振结构则工作在额定点处以保证高效率转换。此外,通过对变换器谐振频率点和峰值增益点位置的合理设计,变换器获得了在狭窄开关频率范围内实现宽电压增益范围和高转换效率的优点。最后,为了验证所提变换器的性能和参数设计方法的有效性,搭建一台额定功率为500W的样机进行了实验验证。当输入电压从80～600V变化时,变换器的输出电压保持400V恒定不变,其最高变换效率达到97.93%。