POWER 4-5-6仿真软件及其应用

开关电源的计算机仿真过程是首先根据实际电路建立数学模型,然后对数学模型进行形进行分析和研究,达到与实际制作开关电源相同的目的。介绍开关电源仿真软件POWER 4-5-6的主要特点及拓扑结构,重点阐述利用POWER 4-5-6设计开关电源功率级的方法和控制电路的小信号分析。     

带耦合电感的高升压比Boost变换器的分析

针对连续工作状态(CCM)的Boost变换器的升压比M=(V_o/V_(in))<5这一缺点,本文提出了一种带耦合电抗器的高升压比Boost变换器。该变换器最大升压比可达到M=4/(1—D_(max))。这个结果将扩大非隔离式Boost变换器的应用范围。比如:将太阳能电池的能量(电压12～16V)升压后供逆变器工作,可以不通过工频变压器与电网并网运行。本文详细分析了这种Boost变换器的工作过程,推导了等效电抗、升压比等参数,并对电路进行了仿真。仿真结果表明了理论分析的正确性。     

并联谐振倍压变换器的三种工作模式

并联谐振变换器与倍压整流电路的结合组成一种性能良好的高压电源电路拓扑—并联谐振倍压变换器(PRDVCS)，本文对该电路进行详细分析，指出电路的三种工作模式及模式之间的转换条件，并且从中得出一些有价值的结论。通过计算机仿真，证实了这些结论的正确性。     

LLC谐振变换器PO模式增益公式与模式边界条件分析

电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键。变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关。PO模式是一种有利于减少变换器开关损耗的断续工作模式,但在该模式下,变换器的增益频率特性计算烦琐,难以求解。文中基于子区间分析法,分析了PO模式下LLC谐振变换器的工作特性,推导了简洁易算且精度较高的电压增益计算公式;依据变换器整流电路的非线性特征,给出了解析且简洁的断续工作模式功率边界条件及PO工作模式功率边界条件的表达式。搭建了LLC谐振变换器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果证实了所提出的电压增益公式及工作模式边界条件的正确性。     

正激式交-交型三电平AC/AC变换器

提出了正激式交-交型三电平AC/AC变换器电路拓扑,该电路拓扑由三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器等构成,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、输出滤波器前端获得三电平低频电压波,能够将一种不稳定畸变的高压交流电变换成同频率稳定的正弦交流电压,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了技术基础.本文分析研究了这类变换器的电压瞬时值反馈控制策略、工作模式与稳态原理,给出了变换器外特性及磁复位所需满足的条件,并与传统的正激式两电平AC/AC变换器进行了比较,得出可以减小滤波电感并能降低主开关管电压应力等结论.最后通过原理试验波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性.     

推挽隔离式BOOST变换器的分析与研究

研究了推挽隔离式ＢＯＯＳＴ变换器,理论上分析了连续模式下的推挽了式ＢＯＯＳＴ上一些主要性质。理论和实验都表明,在低电压输入、较大功率输出的变换器中,该电路具有实用意义。     

基于能量控制策略的直-交变换器的研究

介绍了采用能量控制策略的Buck—Boost直-交变换器,对该变换器的拓扑电路、工作原理以及控制策略进行分析和仿真。仿真结果显示：在相同的开关频率下,采用能量控制策略比SPWM的输出电压的谐波分量小,对电网电压波动和负载扰动无明显动态调整过程。该控制策略可应用于高性能正弦交流电压源和变频变压系统中。     

基于Simulink的Buck变换器混沌现象仿真与研究

基于Simulink建立了电流连续导通模式下的电压控制Buck变换器模型，在该模型的基础上对开关变换器的非线性现象进行了研究。通过改变电路参数，研究了开关变换器从稳定态到倍周期分岔，再到混沌的演化过程。仿真结果与理论分析和实验结果一致，验证了仿真模型的正确性，为合理选取电路参数提供了指导，同时也为混沌控制理论的研究奠定了仿真基础。     

级联式Buck-Boost AC／AC变换器

详细分析了Buck型和Boost型AC/AC变换器的工作原理及其控制方法,在此基础上提出了一种新型级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其三模式控制策略.三模式控制策略是比较输入电压与基准输出电压的大小,使得变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和滤波模式.该电路虽然由Buck型和Boost型AC/AC变换器2级变换器级联而成,并采用2级占空比调制,但实际上最多只存在一级功率变换,具有控制简单、变换效率高、开关管电压应力低等优点.仿真结果证明了级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其控制策略的可行性和理论分析的正确性.     

新型单级隔离式半桥PFC变换器

提出了一种新型单级隔离式半桥功率因数校正变换器拓扑。它能有效减小功率器件的电压过冲,高频变压器也无需去磁复位处理,并具有良好的平衡能力。以输入电感电流工作在不连续导电模式(DCM)为例,分析了电路工作原理,给出了200W变换器的仿真和实验波形,验证了理论分析的正确性。     

大功率晶闸管功能性子电路模型及其应用

为了获得可移植性强的大功率晶闸管子电路模型,采用功能建模法构建了一种基于MATLAB/Simulink的大功率晶闸管功能性子电路模型。该模型依据器件主要的动、静态特性搭建了4个功能电路和模块,并采用条件转移语句建立了简单的控制律,简化了模型结构,同时利用阻容电路改进了触发电路,最后采用带二极管的RLC电路产生模拟的反向恢复电流。将模型应用到矿井电网的大功率TCR系统的仿真分析中,得到了不同触发角时的动、静态过程的波形。仿真结果表明该模型能够准确描述晶闸管主要的动、静态特性,从而弥补了PSPICE模型和MATLAB工具箱中模型的不足。     

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     

Magnetic core model for circuit simulations including losses and hysteresis

This paper presents a magnetic core model that accounts the effects due to nonlinearity, hysteresis and eddy currents. The model is suited to circuit simulation and can be implemented as a subcircuit. To test the proposed implementation the results obtained by simulating a power square wave generator (Royer oscillator) have been compared with measurements on a laboratory prototype. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于现场可编程门阵列Buck变换器的实时仿真技术

利用FPGA的并行计算特性,在电力电子模型的实时仿真中FPGA可以实现纳秒级的仿真步长,能够更加真实的呈现电力电子开关器件的特性.通过分析Buck变换器在电感电流连续导通模式下的数学模型,基于XILINX公司的System Generator搭建了Buck变换器的数学模型,并对其进行了实时仿真,与器件仿真的结果进行了对比,从仿真结果中,可以看出该数学模型的有效性,可以在一定误差范围内取代Buck变换器的器件模型,同时也为实际的电路研制和调试提供了思路.     

模块化多电平换流器的桥臂平均值模型

模块化多电平换流器（MMC）的快速仿真模型是进行柔性直流输电系统相关研究的基础。在众多模型中,MMC的桥臂戴维南模型应用最为广泛,通过研究发现其仿真速度可以进一步提高。在MMC桥臂戴维南等效电路的基础上,利用能量均分思想提出了一种新的桥臂平均值模型。该模型显著减小了戴维南等效模型的计算负担,提高了模型的仿真效率。通过仿真验证了该模型可以适用于环流抑制、交直流侧故障仿真等应用场景。     

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。     

电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型及算法

现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。     

PIN二极管的PSPICE子电路模型

提出了一种PIN二极管的PSPICE子电路模型。该模型同时考虑了二极管的反向恢复、端区复合以及空间电荷区边界移动效应。能更精确地模拟PIN二极管的开关特性。仿真结果证明了该模型的正确性和准确性。     

双馈式风机控制器参数整定的实用方法

随着应用场合的不同,风电场模型参数需要相应改变。现在主流的风电场大多采用双馈式风机,而双馈式风机模型中PI控制器参数修正问题少有文献谈及。针对此问题,在PSCAD/EMTDC仿真平台下,忽略风机启动的暂态过程,转子侧、网侧变流器分别采用定子磁链定向、电网电压定向控制策略,建立了转子侧、网侧变流器均采用SPWM调制的直接功率控制模型。给出了基于传递函数的控制器参数整定方法,适用于双馈式风机的控制器参数的修正。模型详细参数采用GE1.5 MW双馈式风机组成的风电场模型参数。与Matlab/Simulink下仿真结果对比可知,该整定方法取得了较理想的效果,在两个仿真平台中输出参量具有较好的一致性。