多接收线圈无线电能传输系统的抗干扰控制

多接收线圈无线输电系统存在负载线圈间相互影响的问题。为了实现负载线圈间的解耦,此处引入开关可控电容(SCC)结构,通过移相控制电容的大小实现对系统的时变补偿,进而实现负载线圈的解耦。对控制策略分别进行软件仿真和实际电路模拟,在负载端负载线圈位置、个数及负载大小分别变化时,该策略都能起到控制系统稳定输出的目的,即实现负载端线圈的解耦。     

三线圈无线电能传输系统的恒压控制

针对在无线电能传输(WPT)系统中负载的变化、接收线圈相对位置的变化和输入电源电压波动对输出电压影响的问题,采用三线圈结构,引入开关控制电容(SCC)补偿结构,通过调节SCC结构中双向开关的占空比,实现了输出恒压控制,仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

一种基于对称SCC结构的电流源型高频谐振功率变换器

在高频交流配电系统中,高效优质的电源侧功率变换具有重要意义。电感–电容–电感(inductor-capacitor-inductor,LCL)谐振逆变器是一个与负载无关的高频恒流源,能为高频配电系统实现优质高效的电源侧功率变换。但是变换器元件参数的差异以及输入的扰动使得其很难总是保持稳定的恒流状态。基于此,该文提出一种新型的基于对称可控开关电容(switched-controlled capacitor,SCC)结构的LCL谐振变换器,实现可控的恒流源输出。该文首先详细的阐述了SCC结构的分段工作周期和谐振等效电容的计算,求解得到开关占空比与等效电容的关系曲线。然后,通过等效电容与归一化角频率的关系进一步得到占空比D控制的电流增益H的计算公式及特性曲线,从而通过对占空比的控制实现对扰动的精确补偿,实现精确的恒流输出。最后,设计了一台小功率的SCC结构LCL谐振变换器样机。仿真和实验结果表明,该SCC-LCL谐振变换器能提供可控的恒流源,并同时保持较高的转换效率。     

基于可控开关电容充放电平衡的多路LED驱动器

在多路LED均流方案中,基于电容电荷充放电平衡的均流方案具有简单、精确、成本低、可靠性高等优点。结合可控开关电容(SCC)技术和电容电荷充放电平衡技术提出一种多路LED驱动电路。详细分析SCC的工作周期、稳态工作模态以及简化等效电路,得到了SCC等效电容对LED驱动电流的调控曲线。最后搭建了一台四路输出、每路(180~350m A)可调光LED驱动样机,样机可以实现模块内两路LED、模块间四路LED的精确均流,同时模块间通过SCC调控可实现独立调光,具有良好的调控性能和可拓展性。     

基于开关可控电容和半控整流桥的功率源型感应式耦合电能传输系统

该文提出一种单级功率源型感应式耦合电能传输（ICPT）系统,该系统的输出功率在负载发生变化时可以保持恒定。相较于传统电流源型或电压源型ICPT系统,该ICPT系统具有可编程配置的功率源输出能力,实现更宽的输出范围,可以兼容适配不同规格电池模组或超级电容充电。该功率源型ICPT系统在一次侧采用LCC补偿结构,二次侧包括串联一个开关可控电容（SCC）以及一个半控整流桥（SAR）。该文还提出一种协同控制SCC和SAR的方法,实现ICPT系统二次侧工作在谐振的状态,以及可以通过配置二次侧等效负载阻抗实现可调输出功率。由于控制方案是基于固定工作频率和二次侧实时调节,所以无需一次、二次侧无线反馈通信。此外,该单变换器级ICPT系统的开关器件始终工作在软开关模式,减少了开关损耗。最后,通过对ICPT系统进行仿真分析和实验验证,证明了ICPT系统及其控制方法的可行性。     

四相SRM驱动系统两相励磁功率因数校正研究

针对开关磁阻电机传统功率拓扑结构电源侧电流畸变严重,功率因数较低的问题,通过将电容后置,并且增加相应的开关管和二极管,提出一种功率拓扑结构,将其应用于两相励磁条件下的四相SRM进行功率因数校正.对该功率拓扑结构及其电容补偿方案进行了机理分析,基于Matlab/SIMULINK构建了四相开关磁阻电机驱动系统两相导通模式功...     

计及系统性能提升的谐振式无线充电开关器件死区优化

针对双边LCC谐振式无线充电的逆变器金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)死区时间设置影响传输功率及效率的问题,提出了一种适用于其拓扑结构的死区优化设计方法。首先建立了双边LCC谐振式无线充电系统的数学描述,并简述其运行模态,推导出次级侧补偿电容与输入感性阻抗的量化规律。然后据此提出了一种死区时间优化设计方法,以实现与无线充电系统特性密切相关的逆变器软开关。最后,搭建了一套实验平台,实验结果表明,此优化设计方法可确保逆变器运行完全实现软开关,提高了无线电能传输功率及效率。     

补偿参数对串/串补偿型无线电能传输系统特性的影响分析

以串/串补偿型无线电能传输(S/S-WPT)系统为研究对象,为了给补偿电容参数的优化选择提供一定的指导,基于变压器T模型等效电路对S/S-WPT系统进行建模分析,得到了系统实现输出恒压时补偿电容参数需满足的约束条件。在该约束条件下,进一步分析补偿电容参数对输入阻抗、输出电压增益和系统效率的影响,并得出了输入阻抗为感性的条件、输出电压增益的调节方法以及系统效率的优化途径。实验结果验证了理论分析的正确性。     

谐振开关电容DC/DC变换器拓扑研究综述

开关电容变换器(switchedcapacitorconverter,SCC)具有效率高、体积小、重量轻等优点,适用于数据中心、电动汽车等对效率和功率密度要求较高的场合。文章归纳出一个谐振开关电容基本单元,基于此,对现有谐振开关电容变换器的拓扑结构和软开关工作原理进行分析,并概括为串并联、多级模块化、多电平及级联等4种组成类型。文章总结移相、调频、占空比分配等调压方法,指出通过移相或改变开关频率,使变换器工作在零电压开关(zerovoltage switching,ZVS),可以实现电压连续调节;占空比重新分配,改变开关状态,可以实现电压断续调节。针对无源器件参数差异造成的开关管电压振荡问题,给出耦合电感去除法和电感共用法等解决方案,可省去相应的电压箝位电路。将用于实现高增益和多电平的开关电容单元应用于谐振SCC,并对其进行改进,可提升其电压变换比,便于电路参数选择,提高稳定性。最后,对典型谐振SCC进行性能对比,并提炼现存共性问题,供读者参考。     

一种移相控制的无线输电系统效率优化方法

为提升无线输电系统的效率,需使逆变电路尽可能工作在软开关状态以及工作频率尽可能靠近谐振点。基于上述原理,分析了逆变电路进入软开关状态的根本条件,并结合无线输电系统的无线传输效率特性得出了一种移相控制的无线输电系统效率优化方法。通过控制逆变电路的工作频率,使其工作在靠近无线输电系统谐振点的最大感抗点中,使电路在移相控制的控制方式下更加容易地进入软开关状态,从而减少开关损耗,提升了无线输电系统的工作效率。仿真结果表明了控制方法的正确性,最后采用一套650 W无线输电系统进行了试验验证,仿真以及试验结果均能使无线输电系统降低损耗2 W以上,表明该控制方法应用于无线输电系统能够提升系统效率。     

用于感应式非接触励磁系统的CLC补偿拓扑研究

在感应式非接触电能传输(ICPT)系统中,为了解决负载变化影响电路输出电流以及输入阻抗角的问题,提出一种新型的T型结构的CLC补偿拓扑,并将其与串联补偿组合形成CLC-串联型补偿结构.依据基尔霍夫定律分析了CLC补偿同时实现全负载变化范围内的输出恒流特性和零输入相位角(ZPA)特性的约束条件;推导出了针对上述约束条件的谐振网络参数设计方法;分析了系统的频率稳定性,并求出了使系统频率稳定的负载边界条件;定量地讨论了使逆变桥开关管实现零电压开关(ZVS)的谐振参数调整方法.仿真和实验结果验证了CLC补偿电路具有恒流特性和ZPA特性;当负载电阻值小于使系统稳定的负载边界值时,系统可以保持频率稳定;单独调节补偿电容容值C1可以实现逆变器开关管的ZVS.     

基于MATLAB PSB串联电容补偿次同步谐振的仿真分析

讨论了电网结构改变时,具有串联电容补偿输电线路产生次同步谐振的问题。利用MATLAB（Matrix Laboratory）及其电力系统仿真软件PSB,对实际系统进行仿真研究,分析了串联电容补偿度、串联电容补偿安装位置及不同长度的输电线路采用串联电容补偿时与次同步谐振频率的关系。提出了防止串联电容补偿系统产生次同步谐振的对策。     

基于极简三电容补偿的单级式无线电池充电器

为适应锂电池的先恒流后恒压充电曲线,感应式无线电池充电器应提供其所需的输出,同时在整个充电过程中还应具备阻性输入阻抗,以降低器件应力、减少无功环流.针对4种基本补偿拓扑无法同时实现以上要求,而高阶补偿网络必须依赖更多器件实现上述需求的问题,系统地推导了具备阻性输入阻抗和恒定输出特性的基于极简三电容补偿的单级式无线电池充电器的设计自由度,分析其补偿参数与工作频率的约束条件.同时,对三电容补偿的串/串并(S/SP)和串/并串(S/PS)结构的输出特性进行分析和对比,分析补偿元件参数对输入阻抗角和输出增益的影响,以指导软开关设计.最后,搭建一台输出为48 V/2 A的单级式无线电池充电器以证明以上设计的可行性.     

带并联电抗器的时域电容电流补偿算法

电容电流使特高压输电线路电流差动保护性能变差,采用常规的电容电流补偿算法,虽对电容电流进行了补偿,但仍存在线路区内故障时受故障点影响导致补偿不精确的问题。为此,提出了一种基于故障测距的时域电容电流补偿算法。该补偿算法利用了故障暂态特性,能补偿部分暂态电容电流,可在不提高动作电流门槛值的情况下保证电流差动保护的可靠性。对1 000 k V带并联电抗器的特高压输电线路采用该算法进行仿真,对电容电流进行了精确补偿,在保证区外故障可靠性的同时,大大提高了区内故障时的灵敏度,验证了该算法的有效性和正确性,可作为特高压输电线路电流差动保护的补偿算法。     

基于SCC结构的双边LCC汽车无线输电系统

电动汽车锂电池无线充电需要采用电磁感应耦合电能传输(ICPT)方式和恒流恒压充电模式.在电磁机构耦合系数波动或负载变化时,常规电路存在输出能力下降和输出电压、输出电流不稳定问题.基于双边LCC谐振网络,给出了一种基于开关控制并联电容(SCC)的自动谐振网络,完成了理论分析、仿真计算和实验验证,在保证高效能量传输前提下,支持负载变化时恒压或恒流输出,提高了电动汽车无线充电系统中谐振网络的灵活性与系统输出的稳定性.     

电动汽车无线充电系统实现软开关的参数优化设计方法

通过补偿元件的参数优化设计,实现电动汽车无线充电系统中逆变器零电压开通,有效提高了系统效率。分析双LCC补偿拓扑中各补偿元件参数调整对系统输入阻抗角和输出电流的影响,给补偿元件的参数优化设计提供依据。在不同输出电压和耦合系数的条件下,分析优化元件参数与软开关实现条件之间的定量关系,并据此进行具体参数设计。3.3kW无线充电系统样机验证了参数优化设计方案的有效性。实验结果表明,优化系统始终能够实现软开关,额定功率下效率达95.2%,输出电压和耦合系数均降低一半时,效率仍高于93%。     

模块化多电平换流器的电容均压算法比较及优化设计

模块化多电平换流器(MMC)是柔性直流输电技术的核心器件,MMC的子模块电容均压问题,是输电系统稳定运行的关键问题之一。针对这一问题,首先分析比较了现有的几种以电容电压排序为基础的电容均压算法。结合几种算法的优缺点,提出了一种优化的增量式电容均压算法,只引入一个电压上下限的参数,也能够实现电压波动、开关频率的可调节。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了MMC的仿真模型,实现了四种均压算法并进行比较,验证了理论分析。仿真结果表明,所提出的电容均压算法能极大降低开关频率,在相同的电压波动情况下,开关频率更低,是一种性能更优良的均压算法。     

大容量可控电抗器对线路差动保护的影响及解决措施

大容量可控电抗器等柔性交流输电系统(FACTS)设备已应用于新疆与西北联网750kV第二通道输变电工程。电容电流是影响超高压长线路差动保护性能的主要因素,需计算出分布电容电流和并联电抗器电流后进行补偿。由于可控电抗器在运行中容量是变化的,根据电抗器参数间接计算电流的做法会造成过补偿或欠补偿。为此,提出将可控电抗器实测电流引入线路差动保护,以实现电容电流的精确补偿,并分析了应用中需注意的问题。最后,采用数模试验验证了理论分析的有效性。新方法提高了差动保护的灵敏性和可靠性,已在新疆与西北联网工程中获得成功应用。     

金属氧化物改进了电容器的保护装置

(采用金属氧化物非线性电阻元件,将提高高压串联电容器保护系统的保护性能,使用新的保护系统,在故障情况下,电容补偿完全不受影响。) 在预防输电串联电容器受到浪涌电流的保护系统中采用金属氧化物技术,对实现今后串联电容器保护系统的设计和运行将起着促进作用。输电串联电容器于1951年在美国首批应用,从那时起,国内高压和超高压输电系统中安装的串联补偿已增加到1600多万千乏,计约86个电容器装置。对直流、无补偿的交流,和有补偿的交流等各种     

基于可控开关电容的定频谐振式多路LED均流驱动器

多路LED并联可造成电流不均衡,利用电容阻抗匹配的均流方案因控制简单、易扩展而得到广泛应用,但伴随路数增加,均流效果锐减、无功损耗增大。同时,传统LED驱动常采用脉冲频率调制(PFM),从而造成高电磁干扰(EMI)的风险。基于此提出一种LED定频均流驱动拓扑,利用其上、下半桥叠加输出,缓解由容抗不匹配造成的均流失效及额外损耗,同时利用谐振单元中可控开关电容(SCC)模块完成定频控制下的LED大范围调光。LED驱动器中开关电路采用PWM,且均可实现软开关,转化效率高。设计12W的实验样机,实现四路LED均流调光,验证了所提LED驱动器的可行性。