一种控制简单的谐振极型软开关逆变器

目前,多数的谐振极型软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,其控制方式要比原来的硬开关逆变器复杂。此处提出了一种控制简单的谐振极型软开关逆变器,其拓扑结构中无功率开关器件,用正弦脉宽调制(SPWM)控制方式即可自然实现开关器件的零电流开关(ZCS)开通和零电压开关(ZVS)关断,而且通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低了死区的影响,减小了输出相电流在低频时的畸变率。对其工作原理进行了分析,最后通过实验验证了原理的正确性。     

一种单驱动电源多电平电流型逆变器的研究

研究了一种单驱动电源多电平电流型逆变器(CSI)电路拓扑及其控制方法,其特点为所有开关管发射极共电位,用单个驱动电源驱动全部开关管,既能节省器件和成本,又能提高装置的可靠性.针对该电路拓扑的工作原理,这里引入多载波POD PWM技术,并给出了具体实现方法.最后,仿真和实验结果验证了此类电路拓扑的可行性和有效性.     

基于光伏发电的改进型Z源逆变器

随着Z源拓扑结构的不断改进,出现了阻抗网络中带有有源开关器件的结构,但其输出电压增益较低且调制范围有限.提出了具有高升压能力的耦合型开关准Z源逆变器,并加入耦合电感来消除输入电流纹波.针对有源开关器件的控制,提出改进型空间矢量脉宽调制(SVPWM)直通调制法,通过调节开关调制数i可以以较小的直通占空比获得更高的输出电压增益.采用Simulink进行仿真实验,结果验证了新型拓扑结构和改进型调制方法的可行性以及电流纹波消除的效果.     

Z源逆变器与传统逆变器在PV系统中比较研究

为选取合适的逆变器拓扑结构,从开关器件功率的概念出发,对3种逆变器拓扑结构在光伏发电系统中的应用进行比较.理论上计算出传统逆变器和在不同的直通状态控制下的Z源逆变器的开关器件总功率,通过Matlab软件仿真比较了3种逆变器拓扑结构中的开关器件总功率.最后给出的Simulink仿真实验证明,为在光伏发电系统设计中选择合适的拓扑结构,提供了参考与理论依据.     

直流快速开关换流分析

介绍了超导托卡马克装置中失超保护开关--直流快速开关的工作原理,并通过理论和实验分析了其在换流过程中的规律.为超导磁体失超保护开关及电感储能脉冲电源电路的开关选择和电流换流回路参数的确定提供依据.     

PSPICE和Matlab在IGBT动态仿真中应用

简要分析了目前常用的电力电子仿真软件PSPICE(Simulation Program with IC Emphasis)和Matlab的主要性能特点及在电力电子仿真中的适用程度。绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)开关回路在关断瞬间由于感性负载的作用常会伴随着擎住效应,对IGBT器件本身会造成严重的损伤,因此必须在IGBT器件两端并联缓冲电路．以实现对器件的过压保护。缓冲电路的拓扑结构有多种．过压保护的效果也不一样。应用以上两种仿真软件对IGBT开关回路进行动态仿真研究．比较并分析了两种缓冲电路在IGBT关断瞬间的不同过压保护效果。并且说明了PSPICE和Matlab仿真结果的差异及其原因。     

一种新型的级联型多电平逆变器拓扑

本文介绍了一种新型级联型多电平逆变器拓扑结构,并对其PWM调制算法进行了仿真研究。该拓扑电路与传统的H桥级联型多电平逆变器相比,可以用相对较少的电力电子开关器件实现多电平的输出。该拓扑电路由一系列电平变换单元级联而成,可以减少开关器件的数目及其功率损耗、减小逆变电路的体积、提高逆变效率并具有相对简单的控制系统。最后基于Matlab/Simulink对该拓扑结构的PWM调制方法进行了仿真,仿真结果验证了该拓扑结构的正确性与优越性。     

一种新型ZVS型Buck变换器的设计

分析了零电压开关(ZVS)型Buck准谐振变换器(ZVS-Buck-QRC)的工作原理,仿真验证了ZVS效果,指出电路开关器件需承受很高电压应力的缺点,提出一种新型ZVS型Buck电路拓扑结构,相比ZVS-Buck-QRC,通过添加一个辅助开关管和箝位电容,有效限制了主开关管电压应力。主开关管导通前先使辅助开关管导通,添加死区,实现了主、辅开关管的零电压导通和关断。对新型电路的软开关过程进行详细分析,并推导出谐振电路参数的计算公式,仿真及实验结果验证了电路的软开关作用及电路对主开关电压应力的有效限制能力。     

T型中点钳位三电平逆变器的零电流转换软开关技术

依据T型中点钳位(T-NPC)三电平逆变器的换流特点,提出了一种零电流软开关拓扑,每相桥臂仅需要额外使用两个辅助谐振开关器件和一条LC谐振支路。详细介绍了该软开关技术的换流过程和工作原理,在不改变传统PWM控制策略的前提下就能够保证主桥臂和辅助桥臂的开关器件实现零电流开关。通过对拓扑电路的简化并结合相平面分析图的方法,指出了所提出软开关拓扑具有谐振圆心偏移的对偶关系,并对该软开关拓扑的谐振参数选择和辅助桥臂的控制时序进行了理论分析和推导。最后通过半桥样机实验,对所提出软开关拓扑的可行性和优点进行了验证。     

低应力全桥型串联谐振直流环节变流器

提出了串联谐振直流环节节流器的新拓扑结构,在取消直流大电感并为开关器件提供零电流开关条件的同时,有效地降低了开关器件的电压电流应力,可采用与同等容量下非谐振型交流器相同等级的开关器件。介绍了电路工作原理,分析了器件的电压电流应力,并给出了仿真及实验波形。     

一种新型不对称型多电平逆变器

传统级联H桥多电平逆变器增加电平数就需增加级联H桥数量,相应地增加了更多的开关器件.为了提高多电平逆变器的电平数以及使用更少的开关器件数,提出一种不对称型多电平逆变器新拓扑结构.该拓扑结构可以用更少的开关器件生成更高的输出电压电平数,降低了电路复杂性和成本.通过Matlab/Simulink搭建15电平不对称型多电平逆变器模型验证该拓扑的正确性,仿真和实验结果证明了新型多电平逆变器能够用更少的开关器件生成更多电平数的较高质量的输出电压.     

一种基于空间矢量控制的整流器容错控制方法

为降低三相脉宽调制(PWM)整流器功率开关器件发生断路故障时对系统的影响,分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法下三相电压型PWM整流器6个功率开关器件中的某一个功率开关器件断路时指令电压矢量的合成情况,从矢量合成的角度阐述了故障发生时网侧电流畸变和直流侧电压波动的原因。提出了一种断路故障发生时在不改变整流器拓扑结构的前提下,能有效减少交流侧电流畸变、维持直流母线电压稳定的容错控制算法。通过仿真和实验验证了该算法的正确性和有效性。     

超级电容储能系统中的零电压开关均压拓扑研究

为解决超级电容单体的串联均压问题,提高均压电路工作效率,提出一种新型零电压开关(ZVS)均压拓扑.在传统由开关器件和电感组成的buck-boost均压电路中增加两个小容量谐振电容,通过电容和电感间谐振实现开关器件的ZVS.在分析了本拓扑结构的开关状态,建立不同开关阶段的等效电路模型后,得出了拓扑的ZVS工作条件和能量转移原理,并由此确定了系统关键参数的设计原则.最后通过仿真和实验验证该拓扑结构的正确性与可行性,相较其他均压法电路工作效率更高,能量损失更小,且模块化扩展性好,可实现超级电容单体或模块间的快速高效均压.     

一种高效率多电平均压型DC-DC变换器

传统多电平均压型DC-DC变换器(multilevel voltagebalancingDC-DCconverter,MVBDC)由于能量逐级传递而使得效率普遍偏低,从而限制其在大功率直流变换场合的应用,为此提出一种高效率多电平均压型DC-DC变换器(highefficiencymultilevelvoltage-balancingDC-DCconverter,H-MVBDC),即通过缩短能量传递路径来降低系统损耗。通过分析H-MVBDC拓扑结构和工作原理,研究其软开关特性,且对H-MVBDC和MVBDC在开关管电流电压、输出电压偏差和效率等方面进行对比,最后搭建仿真模型和实验平台对理论分析进行验证。仿真和实验结果表明,H-MVBDC在提高变换器效率的同时,亦能降低开关器件电流应力和输出电压偏差。     

改进型准有源栅极控制电路研究与设计

高压大功率变换器中如何降低半导体开关器件的电压应力是关键技术问题,而开关器件直接串联是重要的解决方案之一。在开关器件直接串联的高压电路中,开关器件的动、静态均压特性是关键指标。准有源栅极控制QAGC（quasi-active gate control）电路是具有代表性的串联均压拓扑,其特点是通过一个外部驱动源实现串联器件的动态、静态电压应力均衡,与此同时,可用于多个开关器件直接串联控制。研究表明,当QAGC驱动串联器件多于2个时,均压网络为上层器件提供的驱动电荷不足,降低串联器件的均压效果,严重时可能导致上层器件无法开通。针对这一问题研究了一种改进型QAGC电路,该电路将QAGC与一个辅助直流源相结合,辅助直流源在上层器件开通时刻提供额外驱动电荷,可保证器件的动、静态均压特性。分析了改进型QAGC的工作原理及设计方法,采用LTspice进行仿真并搭建实验平台进行验证,仿真和实验结果验证了电路拓扑的正确性。     

器件共享型三电平逆变器容错控制

针对有源中点钳位(ANPC)型三电平逆变器现有容错拓扑难以对多桥臂多开关管复合开路故障进行有效容错、以及器件利用率较低的问题,提出了器件共享型ANPC三电平逆变器容错拓扑,对系统单管、相内双管以及相间多管等不同故障类型设计了容错拓扑重构方法,在不降低或少量降低系统输出性能的情况下实现对各类复合故障的有效容错.为解决传统离线容错控制算法对非预期故障容错能力较弱的问题,提出了一种基于组合逻辑的自适应容错控制算法,根据故障类型和故障位置在线求解并获得合适的容错拓扑重构开关驱动控制信息,生成有效的容错控制开关状态表,结合PWM容错控制算法,实现故障的实时容错控制.仿真和实验结果表明,器件共享型容错拓扑能够保证逆变器在容错运行时的输出性能,且器件利用率高,冗余成本较低.     

基于SPWM的三电平ANPC逆变器损耗平衡控制方法

有源中点箝位(ANPC)型多电平拓扑通过选择不同的电流通路可以使器件损耗分散在不同的开关管上。以三电平ANPC逆变器为研究对象,分析了在不同开关状态之间切换时各开关器件的损耗分布情况,采用正弦脉宽调制(SPWM)方法,提出了一种器件损耗分布平衡的控制策略。通过合理选择冗余状态使电流通过不同的路径,有效地实现了每相器件的损耗平衡。搭建三电平ANPC逆变器实验平台对提出的控制策略进行了验证。     

基于DBD型臭氧发生器的新型软开关电源研究

常用介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器供电电源工作时,各开关器件不能完全工作在软开关条件下,且部分开关器件在功率调节过程中难以维持软开关状态,电源不能高效工作。针对上述问题,提出一种新型DBD型臭氧发生器供电电源,通过结合各开关器件的工作时序,详细地分析了电路的各个工作模态,在PSIM中仿真并研制了实验样机。仿真与实验结果表明,在容性脉冲频率调制(PFM)控制方式下,电路中各功率器件在整个功率调节范围内均能在软开关条件下工作,确保了供电电源的高效运行。此外,整个电源具有结构简单,易于设计的优点。     

基于单谐振支路的多电平均压型DC-DC变换器

提出一种基于单谐振支路的多电平均压型DC-DC变换器通用型拓扑及其简化拓扑。在该拓扑结构的基础上,给出顺序控制和循环控制两种控制策略,并分别对这两种控制策略下的变换器工作原理进行分析。所提出的拓扑结构具有单谐振支路、开关器件少、控制策略简单的优点,并且所有开关器件均可以实现零电流开关,所有直流支撑电容均可以实现电压自平衡。最后,通过实验验证了上述拓扑及其控制策略的正确性和有效性。     

具有直流故障阻断能力的逆阻型模块化多电平换流器

提出一种改进的逆阻型MMC(reverse blocking MMC,RB-MMC)拓扑,其半桥子模块的下管以逆阻型IGBT替代传统的功率器件,并增加了并联旁路吸收回路,用于解决传统MMC的故障阻断能力问题。首先分析了改进的RB-MMC的拓扑和工作原理,在此基础上开展了对改进型RB-MMC的故障阻断机理及其主要功率开关器件的电气应力的研究,并通过仿真算例对所提出的改进型RB-MMC拓扑进行了验证。仿真结果表明,新型RB-MMC拓扑在原有正常模式下不需要改变控制策略与调制策略,而在故障阶段能够迅速实现故障电流阻断效果,通过引入旁路吸收回路,进一步降低了对电路触发脉冲一致性的要求。该文提出的改进型RB-MMC拓扑在高压直流输电系统领域中具有良好的工程应用前景。