基于虚拟阻抗且提高系统带宽的抑制两级式逆变器中二次谐波电流的控制策略

两级式单相逆变器的瞬时输出功率中存在脉动功率,使得前级直流变换器中产生二次谐波电流。为了减小该二次谐波电流,本文提出了基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制方法,并针对虚拟阻抗为电阻的情形,给出了一种闭环参数的设计方法。为了提高带宽,提出一种带有带通滤波器电感电流反馈的二次谐波电流抑制方法,并在带通滤波器中加入阻尼电阻,使得该种控制方法不仅能显著减小前级直流变换器中的二次谐波电流,还能改善变换器的动态特性,并保证系统稳定工作。最后,研制了一台1kV·A原理样机并进行了实验验证,实验结果证明了所提出控制策略的有效性。     

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟阻抗的两级式逆变器二次纹波电流传播特性及抑制策略

两级式单相逆变器的输出瞬时功率包含2倍于输出电压频率的脉动功率,致使前级DC/DC变换器的输入存在二次纹波电流。前级DC/DC变换器控制环路的优化是解决该问题有效且低成本的方法。通过环路等效,给出了单环控制以及双环控制的等效电路模型,基于虚拟阻抗的概念分析了电压外环以及电流内环在二次纹波电流传递过程中的作用。在此基础之上,解释并归纳了现有控制策略的抑制原理,指出其中存在的局限性,并给出了2种优化方案。最后,构建了1.5 kVA两级式单相逆变器原理样机进行了仿真及试验验证,验证了分析方法的可行性以及控制策略优化的有效性。     

基于电荷平衡的两级式逆变器前级电路控制方法

针对两级式逆变器传统控制中无法兼顾抑制二次纹波电流i2nd和改善中间母线电压ub动态特性的问题,提出了一种基于电荷平衡控制和传统控制相组合的方法,前者负责改善动态下ub的控制,后者负责稳态下抑制二次纹波电流i2nd的控制。分析了前级电路双环控制中符合i2nd需求下电压环的设计方法、Δub对穿越频率ωc范围的影响,以及最终对ub动态响应时间ts的影响。推导了电荷平衡控制的原理,占空比的获取,提出了一些设计关键问题的解决办法。最后在一台100V输入、200V中间母线电压、110V输出、450W负载的样机上进行了测试,比较了传统方法和所提控制方法在投载下的动态特性,显示所提方法具有响应快,波动小的优点,证明了方法的有效性。     

两级式低电压大电流变换器的电压双环控制

分析了两级式低电压大电流电路拓扑结构、工作原理及控制特性。由于该类逆变器采用前级调节，所以稳定性差、动态响应速度慢。为此，结合其结构特点，提出了电压双环控制方案。仿真与实验结果表明，该控制方案具有良好的控制效果。     

应用于两级式逆变的双有源串联谐振变换器二倍频波动抑制及控制参数设计

在两级式逆变器中,后级逆变器在带有单相或三相不平衡负载时会产生二倍频的瞬时功率波动,此二倍频波动会耦合进入前级直流变换器,造成前级双有源串联谐振变换器(dual active bridge series resonant converter, DBSRC)的交流谐振电流幅值出现较大的二倍频波动。考虑到DBSRC高阶模型较为复杂,提出简化的降阶一阶小信号模型。基于此简化模型,通过在电压闭环回路中串入二倍频陷波器,大范围地增加二倍频处的闭环输出阻抗,从而实现抑制前级的DBSRC的谐振电流波动。进一步,提出保证两级式逆变系统稳定的二倍频波动抑制的控制参数设计方法。最后,通过仿真和实验验证了所提出的简化降阶模型和控制系统参数设计的有效性和可行性。     

适用于高压输入低压输出的两级式变换器

超大规模集成电路的飞速发展给其供电器提出了越来越高的要求,传统的变换器不再能够满足这些要求.为此,该文提出了一种隔离式变换器和非隔离式变换器相结合两级式结构.该结构解决了传统变换器在此类模块设计中遇到的占空比失控、变压器绕组之间耦合欠佳等问题,尤其适合于高功率密度、高可靠性的低压大电流输出的小功率模块.该文在分析了这种变换器的稳定性基础上,采用该拓扑结构试制了一台33-75V输入、5V/10A输出的原理样机,给出了实验结果.     

逆变器前端倍压LC谐振推挽式直流变换器

提出了一种零电流开关(ZCS)的推挽式直流变换器。变压器的副边采用倍压电路结构,利用倍压电路中的电容和变压器漏感实现LC谐振来传递能量。电路采用调频工作,开关频率小于谐振频率,使得开关管和二极管都能获得ZCS,二极管只承受输出电压。各工作模式被详细分析。推导了电路的电压增益与频率比m、励磁电感/漏感比h以及品质因数Q的关系,表明了变压器副边绕组可以比传统设计减半。针对在一个车载逆变器样机的应用,指出了该推挽电路的设计方法。对一个600 W逆变器样机测试表明,整机最高效率达到91.5%。实验波形也验证了工作原理分析正确。     

两级式并网变换器级联稳定性及控制策略研究

直流微电网通过并网变换器与交流电网相连,实现功率的双向流动及直流母线电压的稳定,两级式并网变换器以其直流侧电压调节范围大、动态响应快等优点被用于低压直流微电网中。以母线电压为400 V的直流微电网为背景,研究两级式并网变换器的控制策略及其级联稳定性。提出以直流母线电压为控制信号的两级式并网变换器均流策略,实现直流微电网功率的自动平衡及并网变换器功率的双向流动。建立两级式并网变换器的小信号模型,设计控制器参数,并根据阻抗比判据分析了两级式变换器的级联稳定性。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能够跟踪直流母线电压的变化,平衡直流微电网功率,稳定直流母线电压,并实现并网变换器功率的双向控制,具有良好的动态响应。     

多绕组同时供电直流变换器型多输入逆变器

提出多绕组同时供电直流变换器型多输入逆变器电路结构与拓扑族及其主从功率能量管理移相控制策略,对其控制策略、稳态原理特性和主要电路参数设计准则等关键技术进行深入分析研究,获得重要结论。该电路结构是由Boost型多绕组直流变换器和Buck型逆变器两级级联而成,主从功率能量管理是指第1,2,…,n-1路输入源输出最大功率,第n路输入源补足负载所需的功率。1 000V·A DC-AC全桥式多输入逆变器的仿真和实验结果表明,该变换器具有高频电气隔离、电压匹配能力强、功率密度高、多路输入源可同时向负载供电、占空比调节范围宽、多模态平滑切换等优点。     

一种新型升降压DC-DC变换器的建模与控制

对一种新型升降压DC-DC变换器进行了研究,新型变换器具有任意升降压功能,对稳态时的工作原理进行了分析,根据状态空间平均法建立了新型升降压DC-DC网络在电流连续工作模式下(CCM)的交流小信号模型,对模型进行分析,获得了控制至输出的传递函数,实现了输出电压闭环控制。最后建立实验样机,进行了实验验证,实验结果与理论分析相吻合。     

差动正激直流变换器型高频环节逆变器

提出差动正激直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,并对该变换器的电路拓扑、瞬时电压控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行了深入地分析研究。该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流正激直流变换器以差动电路构成。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输出电压纹波小、负载适应能力强等优点。原理实验证实了这种逆变器的正确性与可行性,为实现新型逆变电源奠定了关键技术基础。     

基于模糊逻辑控制器的双级矩阵变换器闭环控制研究

为了提高双级矩阵变换器(TSMC)对电网电压突变以及负载扰动的鲁棒性,提出了一种基于模糊自整定比例积分(PI)控制的TSMC闭环控制的方法.该方法将输出线电压进行dq变换得到d-q坐标系下的直流量,利用模糊自整定PI控制器实现对输出给定电压d,q分量的跟踪控制.模糊自整定PI采用模糊规则对PI参数进行在线自调整,有效地缓解了常规PI调节系统快速性和平稳性的矛盾.仿真结果表明:该控制方案使TSMC系统获得了良好的稳态和动态性能.     

采用耦合电感的车载逆变器前端推挽式变换器

针对车载逆变器中前级电压变换器具有低压大电流输入的特点,提出了一种利用耦合电感实现均流的前级谐振推挽式电路并联工作方案。在分析等效工作电路的基础上,列出了谐振电路并联工作的状态方程,推导出耦合电感作用下等效电阻和漏感偏差对均流度的解析公式。阐述了实际设计问题及后级电路的控制方案。制作了一台2 kW工业样机。测试表明,前级电路不均流度小于2%,符合设计要求。     

隔离DC-DC变换器数字PWM控制技术的研究

由于数字控制的独特优势,DC-DC变换器的数字控制技术的应用越来越广泛。与非隔离的相比,隔离DC-DC变换器还需要解决数字控制系统原边和副边的隔离。本文提出了几种方法,以ALTERA公司 CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器,通过调制解调的方式实现了原边与副边之间PWM波的可靠传递,并在220V交流输入和12V直流输出的隔离半桥上主电路上得以验证。     

新型PID控制在DC—DC变换器中的应用

DC—DC变换器高性能控制研究成为变换器的一个重要研究方向。本文基于DSP控制的DC-DC移相全桥变换器,分别运用常规PID和参数自适应调整的专家PID控制方法进行控制,对两种控制方法进行比较,并给出了参数自适应调整的专家PID控制器的详细设计。实验结果证明:两种控制方法都能使系统运行平稳,参数自适应调整的专家PID控制策略比常规PID具有更好的静、动态特性。     

一种高增益双向准Y源DC-DC变换器

针对传统双向DC-DC变换器电压增益小、传输效率低等问题,提出了一种改进型高增益双向准Y源DC-DC变换器电路拓扑,通过调节双向功率开关管的导通占空比和耦合电感的匝数比,实现功率双向传输的目的。电路拓扑结构简单,传输效率高,具有连续的输入电流,绕组匝数比设计灵活,进一步提高了电压增益,调压范围更宽。首先对电路的拓扑结构和工作原理进行了分析,并通过数学公式推导证明了其正、反向2种工作状态下的升/降压性能;然后用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析;最后搭建实验样机进行验证,仿真和实验结果均证实了电路拓扑的可靠性和优越性。