矩阵变换器电路拓扑结构研究综述

矩阵变换器作为一种新型的电力变换装置,具有诸多的优良性能,越来越引起人们的关注。但最初提出的单级矩阵变换器存在开关器件数目多、换流过程复杂等缺点,为了解决这些问题,提高矩阵变换器的性能,国内外学者一直对其电路拓扑结构进行研究和改进。对各种矩阵变换器的电路拓扑结构进行了概述与对比,重点对双级矩阵变换器、稀疏矩阵变换器和高频链矩阵变换器进行了描述。     

π型Buck-Boost交流变换器

提出一种对称结构π型Buck-Boost交流变换器及其变结构控制策略。该变换器由Buck交流单元和Boost交流单元组成,与级联式两级电路相比,省去前级LC输出滤波器,简化了电路结构。根据前、后单元的工作与否,π型交流变换器存在4种工作模式:Buck模式、Boost模式、直通模式和Buck-Boost模式。通过等效改变电路结构,变结构控制策略使得π型Buck-Boost交流变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和直通模式。π型Buck-Boost交流变换器虽然具有两个独立的控制对象、采用两级占空比调制,但实际上最多只有一级功率变换,且存在直接功率传递通路,适用于稳压或调压应用场合。     

多电平功率变换器主电路拓扑结构综述

主电路拓扑结构是多电平功率变换器研究的关键内容之一。中高压功率变换器高电压、大容量的特点,客观上决定了其主电路由较多的主开关器件组成,主电路构成元件的增加决定了其拓扑结构的丰富多样。本文对近年来多电平变换器的主电路拓扑结构的发展进行了较为详细的综述研究,对其发展趋势进行展望,认为除了采用传统的依靠灵感和经验来发展新拓扑外,更重要的是寻找一种严密、科学、系统的拓扑发展方法,从而找到多电平功率变换器的拓扑结构的完善集,并根据实际应用研究具体拓扑的最优化方案,以实现高性能、高可靠、低成本的功率变换系统。     

差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器

从差动结构的角度提出了差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向Buck-Boost直流变换器以差动电路构成.针对该逆变器的特点采用电压瞬时值反馈互补双向控制策略.给出了逆变器稳态工作时的4种工作模式,根据4种工作模式分析逆变器在一个低频输出电压周期内阻性、感性和容性负载下的稳态工作原理.利用开关状态等效电路进行分析计算得到了不同占空比下的逆变器标幺外特性,给出了关键电路参数的设计.实验结果证实了此逆变器及其控制策略的正确性与可行性.     

有源功率因数校正主电路拓扑结构综述

本文首先对功率因数校正的原理进行了分析，接着提出了用于功率因数校正的各种主电路拓扑，并对各自的工作原理进行了分析比较，指出了各自的优缺点。     

高压大功率变换器拓扑结构的演化及分析和比较

阐述了高压大功率变换器拓扑结构的发展，同时对它们进行了分析和比较，指出各自的优缺点，其中重点介绍了级联型拓扑结构并给出了仿真波形。     

基于改进Buck-Boost的分层均衡电路研究

针对传统Buck-Boost均衡电路在电池数量增多时,会造成均衡时间长,效率低等问题,提出了一种改进Buck-Boost的分层均衡电路拓扑结构。该均衡电路在组内电池与电池或电池组与电池组之间采用双向Buck-Boost均衡器,利用电感储存和传递能量,在组间两电池包之间采用外加外部电源的反激式变压器进行不同程度的充电来达到均衡。以电池的荷电状态（SOC）作为均衡变量,在MATLAB/Simulink中搭建了8节串联锂电池组仿真模型,4节串联电池为一个电池包,两个电池包之间采用组间均衡,设置8节电池直接均衡为对照组。结果表明：在静置状态下,分层均衡所需时间比直接均衡快9.18%,且均衡后分层均衡的容量比直接均衡高1.1%。在外加电源下,能较快将电池组充满电,验证了所提均衡电路的有效性。     

矩阵变换器的几项关键技术

具有矩阵型的电路拓扑结构的矩阵变换器以其输出频率调节范围大，输出电压与输入功率因数可调而成为交－交变频器的新的研究热点。本文在矩阵变换器的几个关键技术作一介绍。主要包括主回路的拓扑结构，开关器件、开关器件、调制策略，保护电路以及研究现状和发展趋势。     

电压双象限Buck-Boost电路拓扑及分析

在传统全桥电路的基础上利用单象限电路研究新的电路，达到拓宽现有电路拓扑应用领域的目的。介绍了电压双象限Buck，Boost，Buck／Boost电路以及对他们的开关器件关断和开通的分析。     

谐振开关电容变换器中潜电路现象的研究

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性.该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生.文中从理论上分析了产生该潜电路现象的原因,证明了它是一种在过去研究中未曾观察到的新现象,推导得出了潜电路的发生条件及相应的变换器运行特性,并基于潜电路的回路特征,提出消除潜电路的相关措施,并将这一结果推广到其它类型的谐振开关电容变换器.实验结果证实了这一发现和理论分析结果.     

用Buck-Boost变换器实现PFC和半桥驱动输出

基于Buck-Boost变换器工作的基本原理，提出了一种功率因数校正(PFC)和半桥输出相结合的电路结构；并给出了相应的控制方式。理论分析求出了电感取值的边界条件。由于该电路能够实现降压输出，因而降低了对所有功率开关管的耐压要求。     

一种非隔离双向三端口升降压变换器

提出一种非隔离双向三端口升降压变换器拓扑及其功率控制策略。该变换器由3个双向Buck/Boost开关单元不通过直流母线电容级联组合而成;相对于传统多个变换器通过公共直流母线连接的解决方案,该变换器完全消除了中间母线电容,可减小变换器体积、重量和成本,提高系统可靠性,且任意两个端口之间均为单级升降压变换,大大提高了变换器的变换效率和功率密度。详细分析变换器的工作原理,给出相应的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)和功率控制策略,最后通过实验验证理论分析的正确性。     

DC-DC升降压变换器协同控制器设计

针对DC-DC升降压变换器存在负载电阻扰动的问题,提出一种基于扰动观测器的协同控制器策略。使用非线性扰动观测器技术对负载不确定性扰动进行估计,再将其观测值代入所设计的协同控制器中,构建一种基于非线性扰动观测器的协同控制算法,达成鲁棒稳定跟踪期望电容输出电压的目的。通过一系列仿真对比,验证了该方法的可行性以及有效性。     

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.     

一种新型Buck-Boost变换器

提出了一种新型Buck-Boost变换器,与传统的Buck-Boost变换器相比,该电路利用开关电容网络,能在相同的输入电压和开关管占空比情况下具有更好的降压效果.对该新型Buck-Boost变换器的工作原理进行了分析,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性.实验表明,该新型Buck-Boost变换器能够实现较好的降压效果,输出效果良好.     

三电平Buck-Boost双向变换器的仿真研究

双向DC-DC变换器因其在提高系统容错能力和降低系统重量等方面有重要应用价值而受到人们广泛重视；三电平变换器由于其低的开关管电压应力，应用在高压场合具有明显优势。本文中提出两种三电平Buck-Boost双向变换器拓扑及其交错互补控制方案，根据占空比及电感电流的不同变换器共有9种不同的工作方式，并以输入输出共地式变换器在D〉0．5下的三种典型工作方式为例，对该类变换器的工作原理进行了阐述，推导了基本关系，通过仿真验证了控制方案的可行性。     

具有直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑推演与对比

直流故障具有影响范围广、故障电流大的特征,已成为制约直流系统发展的重要因素之一.模块化多电平换流器可通过配置双极性子模块实现直流故障穿越,但相比于基于半桥子模块的拓扑,其建造成本与运行损耗均大幅增加.为寻求兼顾硬件成本、运行效率与直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑,首先通过拓扑抽象定义与模块配置约束,遍历并推导出4...     

矩阵变换器输入滤波器和箝位电路设计

矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)是一种新型的AC/AC变频器,其经典拓扑结构基本没有大的变化,而具体参数的设计在很多地方面都值得探讨.本文讨论了MC输入滤波器和箝位电路的设计方法和要求,并提出了输入滤波器的相移补偿方法.仿真和实验波形验证了所述设计原则的正确性.     

桥臂交替导通换流器的模块最优冗余配置方法

桥臂交替导通换流器是混合多电平换流器的一种,在高电压大容量架空线直流输电领域具有广泛的应用前景。文中首先兼顾换流器正常运行和直流故障穿越能力,分析桥臂交替导通换流器整形电路和导通开关的模块初始数目。其次,根据器件承受应力和开关频率,结合器件实际结构,分析了桥臂交替导通换流器中整形电路和导通开关的重要器件的可靠性,以计算其整形电路和导通开关的模块可靠性。在此基础上,考虑换流器的可靠性和经济性,提出桥臂交替导通换流器中整形电路和导通开关中模块的冗余配置方法,筛选出最优冗余配置方案,并引入具体算例验证了所提出的冗余配置方法的有效性。     

一种新颖的Buck-Boost变换器

提出了一种新颖的两开关电路拓扑，它能工作在宽输入交流电压范围，并实现功率因数校正(PFC)。新拓扑与单开关Buck—Boost变换器和传统的两开关串级Buck—Boost变换器及其它Buck—Boost变换器相比有显的性能改善，如：器件应力及损耗较低，不需要解决浪涌电流问题，电感尺寸也较小。分析了拓扑工作原理，并给出了实验结果。