Boost DC/DC变换器输出阻抗研究

在直流微电网中,变换器是一个极其重要的单元,对其阻抗特性及稳定性研究很关键。文章基于Boost DC/DC变换器,从电路参数(电感电容等)的角度,在连续导电模式下,根据控制方式的不同对其输出阻抗进行小信号建模,进而理论和实验相结合分析输出阻抗的特性,为制定微电网直流分布系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据。最后搭建的一个级联式DC/DC变换器系统对阻抗比(前级输出阻抗与后级输入阻抗模之比)进行测量,并根据阻抗比稳定性判据对系统的稳定性进行判断。分析组成级联系统负载级的线路参数对系统稳定性的影响,总结规律与结论,从而对直流微电网进行稳定性分析。     

电压型级联系统中减小源变换器输出阻抗的有源阻尼控制方法

在级联系统中,源变换器和负载变换器之间阻抗的相互作用可能会影响系统的稳定性。许多文献分析了不同控制方法、电路参数等因素对变换器阻抗特性的影响,并针对优化变换器的阻抗设计提出了多种无源阻尼或者控制的方法,从而提高变换器的稳定裕度,以保证变换器构成的级联系统维持稳定。本文基于变换器的小信号模型,提出了一种实现虚拟电阻的有源阻尼控制方法,以降低变换器的输出阻抗,优化其阻尼特性。该方法通过采样变换器输出电压中的交流分量,经过有源阻尼控制器作用后叠加至调制波以产生控制信号,从而实现在变换器小信号模型的输出端连接虚拟电阻的效果,达到降低输出阻抗的目的。由于虚拟电阻仅存在于小信号模型中,所以变换器的稳态工作点不受影响。通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

基于GaN的并联反激均衡器的设计分析

分析寄生电感与结温对GaN并联电路的性能影响。首先理论分析寄生电感与结温的影响情况,得出这些因素与电路损耗的关系式;并且结合仿真,测试出该变换器的电压电流图像。基于并联反激均衡器理论分析与仿真电路的结果进行研究分析,得出了电路PCB的布局方案和电路的控制策略,能够更好地解决电路的延迟、振荡和不均衡的现象。最后通过设计出来的样机,与Si的电路和不同负载情况,对比分析电路的稳定性能与均衡性能,验证所得到的布局方法与控制策略能够降低寄生电感与结温对于电路的影响情况。     

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。     

整流模式下BWPT系统功率变换器的等效输入阻抗分析

由于功率变换器的等效负载阻抗对双向无线电能传输(BWPT)系统的特性分析有影响,因此对该等效负载阻抗进行计算有重要意义。文中首先建立了采用双向全桥功率变换器和LCC补偿的BWPT系统模型;然后,构建了工作于整流模式的功率变换器的等效电路,并对其整流工况进行了分析;进而,推导了双向功率变换器等效负载阻抗的计算方法;最后,搭建了试验平台,对建立的模型和提出的方法进行了验证。结果表明:工作于整流模式的双向功率变换器的等效负载阻抗包含电阻和电抗两部分,且它们的值与开关器件并联电容、补偿电感以及负载有关,所提出的方法能有效地对该等效阻抗进行计算,进而有助于准确地分析系统特性。     

直流微网中双向高变比DC/DC变换器阻抗特性分析

随着直流微网、分布式发电、电动汽车等技术的发展,具有宽电压变比范围的双向DC/DC变换器成为研究的热点,而系统中各模块的双方向下的阻抗特性会直接影响直流微网系统的稳定性。对于带耦合电感的非隔离型双向DC/DC变换器,简述了其工作原理。考虑电感和电容的等效串联电阻,利用状态空间平均法分别建立了两个能量流动方向下的开环阻抗模型,根据闭环控制原理进一步建立了闭环阻抗模型。分析了输入电压、输出电流和寄生参数对阻抗模型的影响,为直流微网系统稳定性的研究提供依据。     

Boost电路寄生参数影响分析与验证

理想DC/DC变换器建模因忽略寄生参数影响,仿真结果与实际电路存在较大偏差。主要讨论在电感和电容高频寄生电阻条件下,基于电路平均法建立非理想Boost变换器小信号数学模型。对于寄生参数的存在给系统性能带来的影响进行了理论分析和实际验证,理论分析与实验结果对优化变换器性能提供参考。     

附加电感电流线性反馈控制的级联DC-DC变换器稳定性提升方法

源变换器和负载变换器的相互作用会导致级联DC-DC变换器的不稳定问题,因此,提升级联系统的稳定性很有必要。针对上述问题,将特征值灵敏度应用到级联DC-DC变换器的时域模型中,无需计算源变换器输出阻抗和负载变换器输入阻抗,从时域角度提出了附加电感电流线性反馈控制的级联DC-DC变换器稳定性提高控制方法。同时,基于时域模型直观分析了新引入的控制变量对系统稳定性的影响。最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。     

Bi-DC/DC变换器带恒功率负载稳定性分析

针对直流微电网中储能装置接口Bi-DC/DC变换器带恒功率负载时的稳定性问题进行了研究。基于状态空间平均法,建立Bi-DC/DC变换器小信号模型,采用母线电压外环和电感电流内环相结合的双闭环控制策略来抑制直流母线电压的波动并设计控制器参数。利用阻抗比禁止区判据进行稳定性判定,并分析了线路滤波参数、负载功率和母线电容对变换器级联后稳定性的影响,得出规律性结论。仿真结果验证了理论分析及控制方法的有效性。     

基于虚拟阻尼补偿的恒功率负载系统控制方法

电动机负载广泛存在于各个工业领域,其闭环控制对前级功率系统表现为恒功率负载(constant power loads,CPL)特性,即负阻抗特性,给系统带来了稳定性的影响。针对基于前置BUCK变换器的电动机驱动系统稳定性问题进行了研究。首先对基于前置BUCK变换器的电机驱动系统进行了建模,分析了影响系统稳定性的机理,在此基础上提出了一种基于虚拟阻尼补偿的控制策略,这种方法可以在不增加系统损耗的前提下有效抑制负阻抗特性对直流母线电压的影响,并给出了补偿系数的设计流程。仿真和实验证明这种方法提高了系统稳定性,增加了电机驱动系统稳定带载的能力。     

船舶微电网源-荷级联系统母线电压振荡有源阻尼抑制策略

为解决船舶微电网源-荷级联系统中LC输入滤波器与恒功率负载CPL(constant power load)引起的母线电压振荡问题,提出一种基于非线性扰动观测器NDO(nonlinear disturbance observer)的虚拟负电感有源阻尼稳定控制策略.首先分析了恒功率负载的负阻抗特性及其能量反馈作用,深入研究...     

EMI滤波器性能影响因素的仿真研究

为了解EMI滤波器性能的影响因素及其具体影响,以滤波器的插入损耗为研究对象,建立了电容和电感的高频等效电路模型,研究了滤波器电容和电感的分布参数、源端和负载端阻抗及滤波器级数对插入损耗的影响,结果表明:电容和电感的分布参数降低了滤波器的整体滤波效果,电容的分布电感主要影响电容支路谐振点之后的高频段部分的滤波性能,电感的分布电容值的改变没有明显改变插入损耗的值;滤波器源端匹配低阻抗时滤波性能较好,滤波器负载端匹配高阻抗时滤波性能较好;滤波器级数每增加一级,插入损耗值增加量约为一个单级时的值,但谐振点没有改变.本文的结论对于EMI滤波器的设计有一定参考价值.     

不平衡运行工况下并网逆变器的阻抗建模及稳定性分析

实际运行中,并网逆变器常工作在电网电压、电网阻抗和逆变器滤波电感均不平衡的复杂工况下。文中研究了在此复杂不平衡工况下并网逆变器的阻抗模型及其和电网互联系统稳定性分析策略。在并网逆变器公共耦合点电压不平衡和逆变器滤波电感不平衡运行工况下,推导了电压不平衡分量及滤波电感不平衡和各谐波分量之间的关系,建立了并网逆变器在正、负序坐标下的输出导纳模型,得出了导纳矩阵的解析表达式,并分析了正、负序及耦合导纳的特性。依据广义奈奎斯特判据和逆变器不平衡导纳表达式,给出并网逆变器在不平衡运行工况下也适用的阻抗稳定性运行判定方法。最后,对不平衡工况下所研究的系统稳定性判据的有效性进行了实验验证。     

电容式电压互感器的误差原因及解决方法

在高压电力系统中,为了提高电压互感器的测量准确度,必须减小误差。对于电容式电压互感器,通常采用补偿电感、降低补偿电感的阻抗,降低流过补偿电感的负载电流等方法来减小测量误差,但是互感器因存在铁芯线圈,在发生过电压或短路时,由于铁芯饱和使波形畸变,使测量精度大大降低,因此要重视电压互感器误差的影响。     

三相并网逆变器闭环输出阻抗建模及其优化

变压器漏感、线路阻抗等导致实际电网存在阻抗,并网逆变器输出阻抗与电网阻抗不匹配容易导致并网逆变器的稳定性变差,甚至不稳定。采用阻抗稳定判据对系统稳定性分析时,研究并网逆变器的闭环输出阻抗特性至关重要。首先在静止坐标系中建立了并网逆变器的闭环输出阻抗模型,并对电网存在阻抗情况下系统稳定性机理进行了研究。针对数字控制系统中计算延时和PWM调制等效延时对闭环输出阻抗的影响,提出了一种阻抗优化方法,以增大闭环输出阻抗幅值,提高系统的稳定性。采用改进阻抗的方法,以网侧存在RLC阻抗为例,对并网逆变器的稳定性进行了分析以及实验验证,结果表明所提出方法的正确性和有效性。     

并联补偿电容对限流器运行影响的仿真研究

当发生短路故障时,限流器通过插入等效限流电抗来限制短路电流。此等效限流电抗主要是感性的,因此与系统中的容性负载作用可能发生谐振,产生不利影响。对感性负荷带并联补偿电容的情况下,新型桥式固态限流器（不带旁路电感和带旁路电感）采用预触发与不采用预触发时的运行工况及是否会产生谐振进行了理论分析与比较,并通过系统仿真对分析结果进行了验证。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法

针对无线电能传输系统中阻抗失配引起的效率低和烧毁射频功放等问题,综合考虑耦合因数、电源和线圈内阻,利用互感耦合理论对四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统中射频功放的负载阻抗进行等效分析;并针对通过改变系统互感系数来调整阻抗难以达到理想效果的缺陷,提出和设计阻抗匹配电路方法来调整阻抗。根据阻抗特性设计了π型结构的阻抗匹配电路,给出了系统器件参数的计算方法和结果。最后设计了基于磁耦合谐振技术的无线电能传输装置,并进行了阻抗匹配实验,实验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了理论分析的正确性。也为进一步研究自适应阻抗匹配,提高无线电能传输功率和效率提供了有益的参考。     

基于DC/DC电路的无线充电系统功率稳定控制方法

在无线电能传输系统中,负载的接收功率对发射线圈与接收线圈之间的互感与负载阻值的变化比较敏感,当接收线圈与发射线圈之间出现偏移或负载等效阻抗变化时,需要通过有效的控制方法较快地保持负载接收功率基本稳定。文中在分析次级侧包含DC/DC电路的无线电能传输系统结构的基础上,给出了互感与负载电压、负载电流之间的关系,并推导出了DC/DC电路的占空比与负载接收功率之间的关系;然后提出通过检测负载电压、电流,调节DC/DC电路的输出功率稳定控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真以及样机实验,验证了文中理论分析与控制策略的有效性和正确性。