C-dump变换器开关控制方法的分析与比较

C-dump变换器是一种用于无刷直流电动机的新型功率变换器，其开关控制方式对电枢电流和变换器储能电容电压脉动有较大的影响。该文对C-dump变换器主开关和斩波开关的开关控制方式及其对电机电流和变换器储能电容电压脉动的影响进行了研究。首先对C-dump变换器主开关的PWM控制和滞环控制两种工作方式进行了比较。然后重点对斩波开关的滞环控制，斩波频率高于主开关频率的PWM控制、斩波频率低于主开关频率的PWM控制、主开关与斩开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制等5种开关控制方法进行了详细的理论分析与比较。结果表明：主开关与斩波开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制可较好地减小储能电容电压和电机电流脉动，有利于改善系统性能。最后进行了仿真与实验验证。     

一种三电平全桥直流变换器新型控制策略研究

三电平全桥变换器的移相控制策略中,不能使所有开关管实现软开关条件;斩波加移相控制策略中,隔离变压器原边绕组电压谐波总畸变率(total harmonic distortion,THD)高。针对这一问题,提出一种新的对称双移相控制策略。将对称双移相控制策略与斩波加移相控制策略进行对比研究。通过对对称双移相控制策略下开关过程进行分析,得出所有开关管均能实现软开关条件;通过对变压器原边电压进行傅里叶分析,得出该控制策略下变压器原边绕组电压谐波总畸变率低。通过分析谐波总畸变率随斩控角的变化规律,得出该控制策略下变换器的最优稳态工作点。制作一台三电平全桥直流变换器科研样机,对该文的分析进行验证。     

隔离式三电平交-交直接变换器

提出一种新型的隔离式三电平交一交直接变换器,该变换器可将不稳定的电网电压变换成稳定可调的优质正弦交流电.隔离式三电平交一交直接变换器拓扑由2个隔离式丘克(Cuk)变换器叠加组合而成,应用具有双向阻断功能的交流开关单元实现交流斩控.从理论上分析了该变换器的工作原理以及输出电感上出现的3种电平,公式推导了变换器输入/输出关系,制定了电压瞬时值反馈高频交流斩波的控制策略,给出了控制电路原理框图.通过对变换器建模仿真,结果证明了理论分析和控制策略的正确性,验证了变换器具有电气隔离、功率密度高、开关电压应力低、输出电压纹波小等特点.     

新型动态电压恢复器的拓扑与控制策略

为改善电能质量,提出了一种由PWM交流斩波变换器和变压器组成的动态电压恢复器电路拓扑.变压器一次侧通过固态继电器投切组与交流斩波变换器输出端相连,其二次侧与负载串联.当电网电压发生波动时,通过改变交流斩波变换器输出电压以及固态继电器组投切状态,达到调节补偿电压、保持负载电压稳定的目标.新型动态电压恢复器不需使用电池、大...     

PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器研究

输入电压和负载宽范围变化时,变频控制LCC谐振变换器的开关频率变化范围宽,而移相控制LCC谐振变换器难以实现宽范围零电压关断(zero voltage switching,ZVS)。为了在较窄开关频率范围内实现LCC谐振变换器的宽范围软开关,该文提出一种脉宽-脉频调制(pulse width modulation-pulse frequency modulation,PWM-PFM)混合控制LCC变换器。通过同时调整LCC变换器原边开关管的导通角与开关频率,在宽输入电压和宽负载变化范围内,提出的PWM-PFM混合控制LCC变换器能在稳压输出的同时保持变换器ZVS软开关工作。此外,PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的开关频率范围较窄,简化了变换器磁性元件的设计。以工作在电容电压连续模式(continuous capacitor voltage mode,CCVM)的LCC谐振变换器为例,利用基波近似法,分析PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的工作原理和控制特性,对谐振元件和控制参数进行设计。最后,通过一台100~200V输入、48V/500W输出的实验样机验证了理论分析的正确性。     

双闭环控制的改进二次型Boost变换器及稳定性分析

针对光伏电池输出电压低、波动范围大等问题,引入高增益DC/DC变换器,将光伏电池输出的低电压变换为稳定的直流侧高电压,从而满足光伏发电并网要求。在传统二次型Boost变换器的基础上,将开关电感与开关电容的拓扑相结合,提出改进二次型Boost变换器,并对其工作原理、关键器件波形进行分析,所提出变换器的输出电压增益比二次型Boost变换提高两倍,开关器件的电压应力降为输出电压的一半。为了保证输出电压的稳定,提出了电感电流内环、输出电压外环的双闭环控制策略,并利用小信号分析方法证明控制参数设计的合理性,搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过输入电压突变、输出电压突变、负载突变等三种工况来验证所提变换器的可行性。     

基于Buck-Boost的AC/AC变换器设计

利用Buck-Boost电路输出电压理论上可以在零到无穷大之间变化的特点,将Buck- Boost斩波电路应用于交流电压变换,提出了一种变比可以连续变化的固态变压器.与传统的自耦调压器相比,基于Buck-Boost变换器的固态变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点,并且由于采用了电压反馈控制,使得其输出电压不受负载变化的影响,外特性较硬.针对四象限开关存在的换流问题,提出了该变换器的换流策略,在理论分析的基础上,设计制作了一台AC/AC调压器,实验结果验证了该变换器的可行性.     

基于粒子群优化的模块化多电平变换器阶梯波调制策略

选取合适的开关角迭代初值是模块化多电平变换器(MMC)阶梯波调制方法实现的关键。为此提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的阶梯波调制策略。该策略采用PSO算法得到优化的开关角初值,再运用牛顿迭代法快速计算出开关角的精确解。所提出的方法辅以电容电压排序平衡策略可以有效地解决子模块电容电压均衡问题,具有低复杂度和开关频率的优点。以三相五电平MMC系统为例,搭建了低压物理模型的验证平台。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。     

基于简化统一模型的DC-DC开关变换器数字优化控制策略

在DC-DC开关变换器大信号运行过程中,变换器的运行模式并不是唯一的。为得到适用于电感电流连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下DC-DC开关变换器易于实现的数字控制策略,提出了一种基于变换器简化统一离散模型的数字优化控制策略。通过将基于两种运行模式的统一离散模型系数矩阵中的幂指数函数进行线性化处理,得到变换器简化的统一离散模型;基于简化模型的电压电流特性,设计优化目标函数;根据模型的递推状态,最小化目标函数进行优化控制决策;由模型根据递推状态和优化控制进行模型运行模式决策,模型的输出为实际系统提供优化轨迹;根据实际变换器系统与模型输出的偏差来修正优化控制,以补偿实际系统中因寄生参数引起的控制偏差。以Boost变换器为例,建立了变换器的简化统一离散模型,求取了优化控制量,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。     

基于Saber的DC600V客车8kW充电机的仿真与分析

为提高DC600V客车8kW充电机的性能,提出了将斩波降压和移相全桥ZVS PWM技术结合的设计方法。该方法的优点是利用斩波电路稳定电压,利用输出滤波电感和谐振电感实现开关管的零电压开关,同时采用全桥整流技术优化变压器的设计。分析了该方法的工作原理,利用saber软件对整个系统进行仿真和分析。     

基于遗传算法的整流变压器的优化设计

提出了整流变压器优化设计的数学模型,对模型中约束因子的处理作了分析.利用遗传算法求解非线性规划问题的优势,将遗传算法用于求解整流变压器优化设计问题.采用基于码表的编码机制,有效地缩短了变量编码串的长度,提高了算法的搜索效率;对传统遗传算法的若干问题进行了分析和改进.优化数据表明,采用改进的遗传算法用于整流变压器的优化设计,能取得令人满意的结果.     

基于最优开关角的逆变器谐波优化研究

为了更好地抑制谐波和提高输出电压波形质量,在对逆变器进行深入分析与研究的基础上,提出一种新型最优开关角调制方法应用于SPWM逆变器。该方法仅对调制脉冲波的起点进行优化,而脉冲宽度依然随着正弦规律变化,在建立优化数学模型时加入滤波环节模型,目标是使滤波输出电压波形的THD最小,同时基于实际非理想情况考虑系统对开关角的灵敏度。在多个约束条件下求解非线性超越方程的最优解,并在不同开关频率、调制度和负载阻值下与一般SPWM调制方法对比优化效果,找到优化效果的最佳条件。最后,通过仿真和硬件实验验证所提方法的正确性。     

基于遗传算法的含分布式发电的配电网无功优化控制研究

提出了基于遗传算法的含分布式发电的配电网无功优化算法。构建了包含分布式发电系统的配电网无功优化数学模型,充分考虑了网损最小和节点电压的约束,采用遗传算法对分布式发电的无功功率给定进行了优化,仿真结果表明该优化算法能够有效地减少功率损耗和提高电压质量。     

基于分子动理论算法的三电平逆变器谐波优化

在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大。为了降低开关损耗,提高逆变器效率,开关频率一般限制在1 kHz以下,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,建立了三电平逆变器最小相电流总谐波畸变率谐波优化模型。采用分子动理论优化算法求解模型时施加了消除窄脉冲算法,完成全调制范围、多种脉波条件下优化函数的求解。与传统SPWM和SHEPWM比较,MMTPWM具有良好的谐波优化效果。最后,通过仿真实验和硬件实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于遗传算法的三相四线制逆变器优化控制的研究

为解决逆变器中波形的优化和减少开关损耗的问题,将遗传算法运用于三相四线制中。建立了三相逆变器的数学模型,分析了各个状态变量对输出电流的影响,得出相关的计算结果。列出多目标函数的表达式,在同时考虑开关损耗和电磁干扰的情况下,利用遗传算法寻找最优序列,通过仿真实验画出最优序列下及约束条件下的波形图,并与滞环控制相比较,证明了该算法的有效性和优越性。     

A Gravitational Search Algorithm Based Static VAR Compensator Switching Function Optimization Technique for Minimum Harmonic Injection

Switching function optimization for minimum source harmonic injection for a static VAR compensator is presented. The static VAR compensator is configured with a fixed capacitor and insulated-gate bipolar transistor controlled reactor. The switching function is optimized for minimum source harmonic injection considering the desired fundamental voltage across load terminals. A gravitational search algorithm is employed for this purpose. It is observed that the proposed switching scheme with two different switching angles per half-cycle provides lower source harmonic injection compared to conventional switching, hence improving the source current harmonics. The switching angles are computed off-line using the gravitational search algorithm for varying modulation indices considering the minimum total harmonic distortion of the reactor voltage. The switching angles are stored in a processor as a function of the modulation index for on-line application using a piecewise mixed model approximation technique for low memory usage. It is observed that the proposed switching improves the source current total harmonic distortion on an average of 4 to 5% over most of the operating range compared to conventional switching without optimization. Various simulation and experimental results are presented on different loads to validate the proposed concept.     

基于高频感应加热电源的新型软斩波器研究

介绍一种用于逆变电源功率调节的新型零电压零电流转换(ZVZCT)直流斩波器,克服了传统ZCT斩波器或ZVT斩波器不能零电流开通和负载续流二极管不能软关断的缺点,适合用于以MOSFET为开关器件的高频电源场合。对该变换器的稳定运行情况进行了详细的分析,并进行了仿真验证,仿真结果表明,该ZVZCT软斩波器能可靠地运行在高频场合,能实现较大范围内的电压和功率调节。     

新型ZCT-PWM软斩波调功逆变电源的研究

介绍一种用于逆变电源功率调节的新型零电流转换-脉宽调制(Zero Current Transition-Pulse Width Modulation,简称ZCT-PWM)直流斩波器,与传统Buck-PWM斩波器相比,增加了一个辅助功率开关器件及谐振电感和谐振电容等,克服了传统ZCT-PWM斩波器不能零电流开通(ZCS)和负载续流二极管不能软关断的缺点.该斩波器具有开关损耗低,结构简单,控制方便等优点,适合用于以IGBT为开关器件的高频电源场合.采用高速IGBT开关器件设计了一台5kW/50kHz逆变电源样机.实验结果表明,该样机能高效、可靠地运行在高频大负载变化范围内.     

基于改进和声搜索算法的多目标配电网重构优化

为了减少有源配电网的网络损耗、提高系统运行的稳定性,建立了以网络损耗、开关动作数、负荷和电压平衡度为目标的数学模型。针对传统和声搜索算法全局数据依赖性较差、寻优的后半段速率变慢和易陷于早熟困境等问题,将其自适应参数、取值机制和越界逸出进行了改进。对无功进行随机优化补偿,利用场景分析法确定风机的出力值,采用定时模式的电动汽车模型对日负荷进行削峰填谷。基于欧式距离的K-Means方法对一天内含分布式电源的配电网络进行分段,在IEEE33电力结构中进行了动静态两重测试。在算法收敛上与传统和声、自适应和声搜索算法对比,减少了算法的无效运行次数,提高了算法的运行速度和全局寻优能力。在重构优化结果上与改进蚁群算法对比,减少了网络损耗和开关动作数,提高了系统运行的经济性与可靠性。     

基于改进遗传算法含OLTC风电系统电压控制

为了克服风电波动使电压难以控制的问题,建立了以电压安全、网损和电压比调节裕度为目标的多有载调压变压器（on-load tap changer,OLTC）协调优化模型,以便带负荷切换电压比,使调压更灵活有效;结合风速Weibull分布和风电机组出力特性,将风电机组有功出力划分为若干区间,采用区间均值参与多OLTC协调优化,以确定电压比调节方案,并估计电压安全的概率;为改善遗传算法的全局收敛性,采用整数编码,综合概率生存和最优保留策略选择子代种群,并依据随机配位数组和变量约束内的随机数组对子代个体进行交叉变异,以用于风电系统中电压比优化调节方案计算。算例表明：合理选择目标权重和划分风电波动区间,电压比优化调节方案能确保较高的电压安全概率;改进遗传算法可有效地降低普通遗传算法就近取整的控制误差;电压安全目标的权重越小,风电出力划分的区间数越少,越不利于系统电压安全;风电机组有功出力越低的区间组合,目标函数值越小,系统电压越安全。该方法用于含风电的电力系统,可提高电压比优化调节方案电压控制的精度及电压安全的概率。