滑模变结构并联变流器零序环流抑制技术

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变化不敏感的特点实现零序环流抑制.该零序环流控制策略能够有效抑制并联变流器的零序环流;在Matlab/Simulink中建立直驱式风力发电并网系统的仿真平台及控制策略并进行仿真研究,零序环流降低90％以上,验证了采用方法的正确性和有效性.     

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于电流控制电压源的并联三相变流器环流抑制控制方法

三相变流器并联运行能提高系统可靠性和传输容量,然而并联结构为环流提供了流通路径,可能导致供电质量降低,运行损耗增加,为此必须采取措施抑制环流。本文以变流器作为电流控制电压源,通过增加环路等值阻抗的方法抑制环流。经分析可知,变流器输出电压不对称及线路参数不对称引起的零序环流和谐波环流流经相同的路径,采集并联变流器系统环流,经转移阻抗计算得到输出电压,并与正常运行时的控制系统输出电压叠加,环流回路相当于增加了该转移阻抗。仿真结果表明,采用该方法且转移阻抗选择纯电阻时,零序环流和谐波环流均能进行有效抑制。     

无零序环流三相PWM变流器线路级并联策略

三相PWM变流器模块线路级并联是在不增加单模块容量的前提下进行系统扩容的有效方式.变流器线路级载波移相并联,可以成倍提高等效的开关频率,降低开关损耗,减小滤波器尺寸,但与此同时也带来了并联模块间零序环流的问题.通过分析、仿真和实验,指出了使用载波移相技术多模块并联存在零序环流的机理.为有效抑制环流,提出并联模块使用独立直流母线的有效方法,并给出相应的仿真和实验验证.     

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

两并联三相PWM整流器零序环流抑制与均流控制

以两并联三相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,建立了系统的数学模型,详细分析了系统参数对零序环流的影响,设计了两并联三相PWM整流器的环流、均流双闭环控制系统,提出了一种调零矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)环流抑制策略,并设计了一种基于最小拍算法的零序环流抑制器,通过对零矢量的实时调节实现系统环流的抑制。电流内环采用电流解耦前馈控制策略,实现了单位功率因数,电压外环采用公共电压PI调节器实现均流控制,并联模块间不需要通信,控制简单、可靠。仿真与实验结果表明:最小拍环流抑制器能有效地抑制环流,所设计的控制方案消除了电感参数不一致对两并联三相PWM整流器的影响,实现了环流、均流控制。     

大容量APF并联系统环流机理研究

针对大容量APF并联模块间存在的环流问题,从系统和开关器件两个层面对APF并联模块间的环流形成机理进行了分析,并总结出几种环流抑制措施。在此基础上,提出一种APF并联系统的控制方法,该方法采用主从两级控制,分离电流检测与电流跟踪控制环节,通过消除电流检测误差、同步各模块控制算法的实现及PWM脉冲的生成来抑制环流。实验结果表明,当SPWM触发脉冲调制载波异步时,模块间会产生环流;模块间的环流对模块并联后总输出电流没有影响;所提控制方法能够有效抑制APF并联系统的环流,并取得较好的谐波补偿效果。     

基于光纤同步技术的大功率并联变流器设计

针对三相变流器直接并联运行时存在高次短路谐波电流和零序环流的问题,提出一种基于光纤同步的环流抑制技术。通过分析两台逆变器直接并联电流,发现其干扰主要由高次谐波电流和零序环流构成。而高次谐波电流主要由开关周期不一致造成,但这种谐波电流由于频率太高无法通过谐振控制进行抑制,对此利用TMS320F28377D芯片EPWM模块特有的同步引脚,实现两台变流器开关周期同步。此外引入多级并联准比例谐振控制器实现对零序环流抑制。实验结果表明,该方法可有效保证系统高效、稳定运行。     

并联型三相PWM变换器双载波SPWM环流抑制策略

三相PWM变换器并联以及载波移相的使用能够显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但直接并联会使系统内部产生环流,从而导致变换器损耗增加甚至系统崩溃。通过分析模块并联系统零序环流产生的原理,得出环流大小与零序开关状态相关,从而提出了一种双载波正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制方法,通过对开关状态的调整来实现抑制环流。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快、环流抑制效果好等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。     

Small-signal and transient analysis of a zero-voltage-switched,phase-controlled PWM converter using averaged switch model

An averaged switch model for a popular zero-voltage-switched (ZVS), phase-controlled PWM (PC-PWM) converter is developed. The model can be easily implemented in a circuit analysis program such as PSPICE to derive small-signal characteristics as well as predict large-signal transient behaviors of the converter in both continuous and discontinuous conduction modes. Using the averaged approach, the required computer time is greatly reduced. Such a model is vitally important for studying behavior of large systems such as parallel modules. A PSPICE subcircuit implementing the zero-voltage-switching PWM function is introduced. Simulation results illustrating both small and large-signal behaviors of the converter are presented     

并联H桥DC/DC变换器软开关技术研究

与传统的Buck电路相比,基于H桥并联的DC/DC变换器可以实现电压的双极性输出和故障时的冗余控制,非常适合用于大功率电动机正反转控制的场合。分析了并联H桥型DC/DC变换器的结构组成和双脉宽调制(PWM)模式。为了降低双脉宽调制下H桥型DC/DC变换器的开通和关断损耗,对无源软开关技术进行了分析,重点探讨了RCD缓冲电路和最小应力缓冲电路之间的性能差异,指出最小应力软开关技术可以获得更好的软开关性能,并就将其用于双脉宽调制下的并联H桥DC/DC变换器进行了仿真研究。仿真结果表明:最小应力软开关技术用于双脉宽调制下并联H桥DC/DC变换器时,可以实现开关管的零电压开通和零电流关断。     

一种电机驱动用大功率网侧变流系统研究

提出了一种电机驱动用高性价比大功率网侧变流系统。主电路采用二极管整流器与PWM整流器并联,充分利用二极管整流器简单可靠、成本低,以及PWM整流器能量双向流动、功率因数高的优点,不仅能够省去传统电机驱动中的制动电阻,节约电能,还能提高交流系统功率因数。控制上通过对二极管整流器输出特性的研究,并调节PWM整流器输出特性,实现了PWM整流器与二极管整流器的协调工作。仿真和试验验证了主电路方案及控制方法的有效性。     

级联H桥五电平变流器工况分析与验证

以单相两功率单元级联为例,阐述了级联H桥五电平变流器的拓扑结构和载波相移SPWM(CPS-SPWM)调制策略.从该变流器的运行工况着手,给出了这种变流器在CPS-SPWM调制方法下的工作原理,并从数学角度推导了变流器开关切换、输出电压、电流流向以及均衡电压等情况,理论推导表明CPS-SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础.同时对五电平变流器的运行工况进行了详尽的分析,推导出了五电平变流器的数学模型,并进行了仿真和实验验证.基于DSP与FPGA,研制了多路PWM脉冲发生器,既简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,又可保证整个系统功率元件驱动信号的同步.实验结果表明,这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,运行工况稳定,在高压、大功率场合有一定的工程应用前景.     

风力发电三相PWM变换器的建模和控制

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器能灵活调节功率和功率因数,可用作风力发电机和电网之间的功率接口。文章深入研究了PWM变换器的建模,建立了基于简化等效模型的旋转坐标下的数学模型和PWM变换器各部分数学模型。对风力发电PWM变换器的控制策略和控制器设计进行了讨论,使用Matlab工具建立了PWM变换器的仿真模型,仿真结果表明了PWM变换器建模和控制策略的正确性。用dSPACE硬件在回路平台上构建了实验系统,实验结果验证了文中仿真建模的正确性。     

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高,谐振峰值电流过大的缺点,提出了串并联谐振直流环节变换器拓扑概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ,谐振频率高,谐振电路开关元件少,控制简单,且各种ＰＷＭ调制策略均可适用。文中分析了该变换器的荼原理,建立了系统的数学模型,进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。仿真与实验结果证明了该新型变换器工作     

交错并联Buck变换器轻载效率的优化设计

为了提高交错并联Buck变换器的轻载效率,在之前通道控制的基础上,提出了轮换型通道控制方案。当变换器工作在满载时,采用PWM控制方式;当变换器工作在轻载时,采用PFM控制方式,减少了因某一通道开关器件长期工作所带来的老化效应,使得变换器在全负载范围内具有更高的效率。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的可行性。     

A matching transformer‐less inrush current suppressor for transformers using a series‐connected small‐rated voltage‐source PWM converter—consideration of the control gains and required ratings of the PWM converter

This paper proposes a new inrush current suppressor using a series‐connected small‐rated PWM converter for a transformer. The PWM converter is directly connected in series between the source and transformer without a matching transformer. The inrush phenomena of the matching transformer, thus, can be avoided. The control gain and required ratings of the series‐connected small‐rated PWM converter are discussed in detail. The capacity of the DC capacitor of the PWM converter is also discussed considering the active power flows into the PWM converter. The PSCAD/EMTDC is used to verify the validity of the proposed inrush current suppressor. A prototype experimental model is constructed and tested. The experimental results demonstrate that the proposed suppressor can perfectly overcome the inrush phenomena of transformers. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 160(3): 45–55, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www. interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20374     

一种超宽电压范围隔离型DC-DC变流器研究

针对不同规格电动汽车的统一充电系统需求,研究2倍以上宽输出电压范围隔离型DC-DC变流器已成为该领域的热点。提出了一种隔离型的LLC串-并联模式变换拓扑及其设计方法,实现0.5~3.0倍的宽输出电压范围,且所有功率器件满足软开关运行。首先,利用半桥变模态控制,获得1.0倍以下电压增益;然后,利用PWM脉冲180°移相实现串-并联快速切换,实现1.0倍或2.0倍电压增益的转换;最后,通过变频结合PWM整流器直流电压调压功能,实现0.5~3.0倍宽电压增益的调节。样机实验结果表明:所提变流器利用上述策略,达到了预期的0.5~3.0倍增益,且实现软开关运行;此外,并联至串联切换过程时间非常短,仅300μs,串联至并联切换过程稍长,但也仅4.5 ms,适用于对电压增益范围要求较宽的应用场合。     

基于PWM整流技术的超大容量蓄电池充电Matlab仿真研究

针对超大容量充电站的工作特性要求,在分析PWM整流技术工作原理的基础上,给出了潜艇充电站应用PWM整流技术的技术优势;建立了基于PWM变流技术的潜艇超大容量充电站Matlab仿真模型,进行了潜艇充电超大负荷工作的仿真并对仿真结果进行了分析,PWM整流器在超大容量充电站的应用具有明显的技术优势。