单开关三相交直流变换器的谐波消除PWM技术

为保证敏感负载的高稳定电能供应,提出一种应用于三相单开关AC-DC Buck变换器的新型谐波抑制脉宽调制技术.通过简单的前馈方式,可以消除整流输出电压包含的所有低次谐波.因此传统二极管整流桥采用的大容量滤波电容被去除,显著抑制了交流输入电流的脉动和谐波成分.尤其是新PWM技术的任意谐波消除能力实现了对交流系统不对称以及谐波畸变的适应能力.文中分析和推导了调制函数的解析式,并给出了详细的实现方案.2 kVA样机的实验结果验证了该技术对谐波电压的良好抑制能力.     

Z 源变换器

提出了一种新型的阻抗源功率变换器拓扑和它应用于DC/AC、AC/DC、AC/AC、DC/DC功率变换时的控制方法.阻抗源变换器提供了一个独特的阻抗网络(或电路),将变换器主电路和电源耦合在一起,可以得到传统的电压源和电流源变换器不能得到的独特特性,提供了一个新颖的功率变换概念,克服了传统的电压源和电流源变换器的不足.以应用于燃料电池逆变功率变换的阻抗源逆变器为例,分析了其工作原理和控制方法.仿真和实验结果证实了这些新的特点.     

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激F1yback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成，能够将一种不稳定畸变的交流电变换成问频率稳定的正弦交流电压；该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例，分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线、关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念的正确性与先进性。     

电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究

首次提出了电压源高频交流环节AC/AC变换器电路拓扑族 ,这类电路拓扑由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器构成。分析研究了这类变换器稳态原理与移相控制策略 ,绘出了变换器的外特性曲线。这类变换器具有电路拓扑简洁、两级功率变换 (LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强等优点。PSPICE仿真波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性。     

交流调速PWM调制谐波消除技术

阐述了交流调速中脉宽调制技术的基本原理,提出了存在的谐波问题,介绍了几种有关消除特定次谐波及减少谐波分量的方法。     

链式多电平变换器特定谐波消除脉宽调制方法研究

链式多电平变换器调制方法中,特定谐波消除脉宽调制SHEPWM(SelectedHarmonicElimi-nationPulseWidthModulation)具有输出波形质量高、消除谐波效果好、直流电压利用率高等优点。研究了链式多电平变换器的SHEPWM技术,针对其1/4周期对称的阶梯波形,给出了一种每个H桥开关频率相同的控制方法,同时列出了该方法下的链式多电平变换器的SHEPWM通用非线性超越方程组,重点提出了利用单个H桥的开关角度叠加求取初值的方法。以5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真证明了结论的正确性。     

基于改进空间矢量PWM的AC/DC/AC准全硅变换器

针对不控整流式的AC/DC/AC变换器,提出一种改进的空间矢量PWM方法应用于变换器的逆变级调制来取消或减小直流侧的大容量电容。其主要思想是根据负载功率因数角判断是否需要在直流侧放置一小容量续流电容,然后根据直流波动电压的采样值和SVPWM控制策略下电容的充放电规律来修正调制比。文中给出了最小电容值的计算方法,此电容与传统的平波电容相比容量显著减小且仅作倒灌电流的续流通道,所以称此变换器为准全硅变换器。最后针对所提出的准全硅变换器用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真和实验结果验证了其可行性。     

一种三电平变换器电流谐波优化PWM方法

介绍了三电平变换器领域可降低开关频率的PWM方法,提出一种新颖的三电平谐波优化脉宽调制策略.将PWM变换器的输出电压波形进行傅里叶级数展开,令基波的幅值等于给定值,各次谐波的幅值和总谐波畸变率(THD)在相关谐波标准允许范围内,或特定次谐波的幅值低于谐振的临界点:且在开关频率确定时使THD尽量小.求解这一含有非线性超越方程和多个非线性约束条件的极值优化问题,然后得到开关角.分析了其开关角的求解过程,并给出了450 Hz开关频率的仿真与实验结果.仿真与实验波形验证了所提方法的有效性.     

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.     

Z源直流变换器

提出了一种基于Z源的直流变换拓扑(ZC),和传统BOOST拓扑相比,能大幅度 提高实用输出电压,从而可以解决许多升压困难的问题。仿真结果证明了这一新的性能。     

A Hybrid Genetic Algorithm for Selective Harmonic Elimination PWM AC/AC Converter Control

This paper presents an optimal solution for eliminating pre-specified orders of harmonics from the output waveform of AC/AC converter. The main challenge of solving the associated nonlinear equations, which are transcendental in nature and therefore have multiple solutions, is the convergence and therefore an initial point selected considerably close to the exact solution is required. The paper discusses an efficient hybrid real coded genetic algorithm (HRCGA) that reduces significantly the computational burden resulting in a fast convergence. An objective function describing a measure of effectiveness of eliminating selected orders of harmonics, while controlling the fundamental is derived and a comparison of different operating points is reported. It is observed that the modulation index can reach unity value. The theoretical findings are verified through simulation results using the PSIM software package.     

矩阵变换器的谐波注入PWM控制策略

在矩阵变换器间接变换法等效的交直和直交2个虚拟的环节上,分别采用不控整流和谐波注入PWM(HIPWM)2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压是对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节HIPWM输出的电压波形的影响,利用开关函数概念推导了对HIPWM的调制波进行补偿的补偿函数,此控制策略的硬件实现电路非常简单。应用MATLAB/Simulink进行了仿真,仿真结果表明:应用HIPWM控制策略,矩阵变换器的电压增益能够达到理论最大值0.866,输出电压中不含低次谐波,验证了所提控制算法的正确性和有效性。     

新型谐波消除交流电压调节器的研究

提出一种新型谐波消除交流电压调节器方案,采用斩波方式AC-AC降压变换器结合输出串联补偿升压变压器实现负载电压的双向调节。其中降压变换器应用先进的谐波消除脉宽调制技术以实现交流系统侧所有低次谐波成分在输出负载端的消除,且其调制函数可以根据简便的前馈方法从输入电压信号中直接求解,因此具有良好的动态响应特性和实践可行性。2kVA样机的实测结果表明,所提出的方案在交流电压精确调节以及谐波抑制方面具有良好的表现。     

AC/DC变换器的谐波分析简化方法

以6脉波AC/DC变换器为例,采用调制理论法对其进行了谐波分析,针对变换器输入电压以及开关函数,分别对它们进行了序量分解以及序特性分析,并在此基础上利用三相序量乘积特性对变换器的谐波计算进行了有效简化。利用简化方法对变换器直流侧电压以及交流侧电流进行了谐波分析,并且与仿真结果进行比较,分析情况包括:电压无畸变、输入电压不平衡、电压畸变以及开关函数不平衡。结果表明当存在电压谐波畸变时会根据畸变次数不同产生不同次谐波电流,而当系统出现电源不对称或者开关不对称情况时,都会在其交流侧产生3、9、15等次谐波。该方法适用的范围广,简单易行,可推广到12脉波或更高脉波变换器中,但是对单相电路并不适用。     

PWM电压型逆变器的谐波消除方法

本文论述了在三相PWM电压型逆变器输出波形中消除预定数目谐波的方法.给出了消除谐波的换相角求解实例.     

单相特定谐波消除脉宽调制高频逆变器的死区补偿策略

由于死区时间的设置,开关管不能以理想时刻开断,导致逆变器输出波形发生畸变。为改善波形,需要进行死区补偿。以提前关断方式为例,深入分析高频逆变器在消除特定谐波脉冲宽度调制控制时,死区对特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)波的影响,给出了基波幅值和总谐波畸变率随死区时间的变化曲线。提出在正半周期内只对开关管S2和S3的触发脉冲设置死区,在负半周内只对S1和S4的触发脉冲设置死区的死区补偿策略,详细分析死区补偿阶段开关管及相应续流二极管的电流的工作状态。以功率MOSFET为例分析开关管的开通关断过程,并给出了死区时间设置的经验公式。最后,搭建仿真模型和硬件平台对所提死区补偿策略进行仿真和实验,结果表明该死区补偿策略有效缓解了由于死区所造成的波形畸变。     

A control method for the matrix converter based on virtual AC/DC/AC conversion using carrier comparison method

This paper proposes a novel control method based on the virtual AC/DC/AC conversion for the matrix converter. The virtual AC/DC/AC conversion method is a very simple strategy to control the input current and the output voltage for the matrix converter. There are two new topics proposed in this paper. First, this paper proposes the minimum switching loss modulation on the virtual rectifier. In our proposed modulation, only two arms switching in the virtual rectifier using DC link current control by the virtual inverter can obtain clean sinusoidal input current. Second, a novel lean controlled carrier modulation on the virtual inverter is proposed. The leans of the triangle carrier are controlled by the duty ratio of the rectifier side pulse. The lean controlled carrier reduces harmonic distortion of the input current by avoiding interference between the rectifier control and the inverter control. These new proposals are confirmed by simulation and experimental results. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(3): 65–73, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20144     

三相整流装置谐波产生机理分析及简化模型

基于三相整流装置的谐波耦合矩阵模型,深入分析了此装置的谐波产生特性。整流装置供电电压对其谐波电流的影响可分为3个方面:基波电压的影响、与谐波电流次数相同的谐波电压的影响,以及由不同次数的谐波电压及其共轭相量产生的影响。根据整流装置谐波耦合矩阵模型的解析公式,对矩阵元素的取值规律进行了研究,分析了供电电压各部分影响的重要性,推导得出了经典的恒流源模型和诺顿等值电路模型的解析计算公式,并提出了忽略谐波电压共轭影响的简化模型。将各谐波模型应用于谐波潮流分析中,对模型的精度进行了评估,为谐波分析中三相整流装置谐波源模型的合理选择提供了理论参考。