含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗获取方法的研究

由于均流环的使用,变换器并联存在着稳定性问题,同时也给典型的变换器混联系统的稳定性分析带来困难.文中通过推导和化简工作,提出了含均流环DC-DC变换器并联系统输出阻抗的获取方法.该方法通过测量并联系统中各变换器使用特定的均流通讯线连接方式单独运行时的输出阻抗,并使用文中推导所得的公式得到各变换器在并联运行时的输出阻抗及...     

自主均流控制的并联Buck变换器稳定性分析

研究基于自主均流法并联Buck变换器的稳定性问题。基于系统精确的状态方程,数值仿真观察系统随参数变化时呈现的均流失败、低频振荡以及输出电压上浮等现象。使用一种改进的离散建模方法得到系统的映射模型,并结合仿真结果对系统的稳定性进行分析,揭示了低频振荡的Hopf分岔本质。最后给出系统的稳定性边界,讨论了均流环对系统性能的影响。     

大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略

针对微网逆变器孤岛并联时输出阻抗控制不能兼顾动态响应和并联均流的问题,提出了一种输出阻抗解耦控制策略。该控制策略根据dq坐标系中输出电压的戴维南等效模型,得到不同频段的阻抗特性,分离出动稳态输出阻抗,在dq坐标系中直接设计输出阻抗,用以动态响应和并联均流的解耦控制。在动态电压控制时,采用输出电流微分反馈控制和动态有源阻尼来减小动态输出阻抗;在均流控制时,增大稳态输出阻抗,从而获得了良好的动态响应和并联均流性能。实验结果验证了理论分析和控制方案的正确性。     

一种用于优化LC-DAB级联系统稳定性的虚拟阻抗控制技术

将LC滤波器级联在双有源桥(DAB)变换器输入端,可改善输入电流质量,但DAB变换器和LC滤波器之间的相互作用易导致LC-DAB级联系统出现振荡现象.该文首先建立DAB变换器的状态空间平均化小信号数学模型,推导LC-DAB变换器的输入和输出阻抗模型以用于预测级联系统稳定性.基于此,采用有源阻尼的优化思路,分别提出基于LC-DAB变换器一次侧电容电压的并联虚拟阻抗和一次电流的串联虚拟阻抗控制策略,从而使得级联系统在全功率范围内均能稳定运行.实验结果证明,该阻抗模型及所提控制策略的有效性及正确性.     

容性等效输出阻抗的逆变器并联控制研究

并联逆变器的等效输出阻抗一般设计呈感性、阻性及阻感性。通过合理的控制方法和合适的参数设计,在以上三种等效输出阻抗形式下,均可实现微网中的多逆变器并联控制。为进一步寻求更优的并联控制策略,建立了两台逆变器并联运行系统模型,通过引入虚拟阻抗,将逆变器输出阻抗设计呈电容性,推导出了容性等效输出阻抗条件下的下垂控制算法,提出了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略。通过仿真分别对比了容性和感性、阻性等效输出阻抗条件下的功率均分特性,结果表明,容性等效输出阻抗条件下的多逆变器并联运行系统具有更好的性能。通过两台额定功率均为2k VA的光伏逆变器并联系统平台验证了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略的正确性。     

基于回路成形的并联DC/DC变换器均流控制器设计

由于具有冗余性和模块化的特点,采用多个DC/DC变换器模块并联的电源系统被广泛应用于需要高可靠性供电的应用场合。但是,由于并联系统中各模块间参数差异引起的电流不均衡可能使得某些模块承担更多负载电流导致过载发热,而影响到整个电源系统的可靠性。因此,高性能的均流控制器对于多模块并联电源系统来说非常关键。将一个源于并联系统中单个模块电压环环路增益及其开环输出阻抗的等效传递函数作为均流控制器设计的被控制对象。将鲁棒H?回路成形设计法引入对均流环控制器的设计。仿真和实验结果表明该文所提出的设计方法是可行的和有效的。     

基于虚拟阻抗的LLC谐振变换器并联均流控制

近年来,LLC谐振变换器因其优越的性能得到了广泛的应用。LLC谐振变换器并联结构对于低压大电流的场合十分适用。但是难点在于模块间的均流,谐振网络参数的微小差异就可能引起较大的模块电流不平衡。从阻抗的角度出发,利用虚拟阻抗来模拟谐振网络串联阻抗,通过该串联阻抗来调整等效输出阻抗,从而获得均流特性的改善。以两路并联LLC模块为例,给出基于虚拟阻抗的控制框图和实现方法。最后,利用DSP数字控制,搭建一台400V输入、12V/80A输出的两路并联LLC谐振变换器原理样机,实验结果表明,所提控制方法可在全负载范围内将输出电流不平衡度减小在5%之内,验证了该方法的有效性。     

一种具有自动均流特性的并联LLC谐振变换器

在大功率低压大电流应用中,常将多路变换器并联运行以提高效率和可靠性。由于LLC谐振变换器的增益对元器件参数非常敏感,因此并联运行时,各路之间由于器件参数不一致引起的均流问题较突出。通过减少均流误差源的办法,该文提出一种具有自动均流特性的并联LLC谐振变换器。利用共用谐振电容、耦合谐振电感,该谐振变换器无需增加额外的元器件和控制策略,便可自动实现较好的均流特性。建立该变换器的均流误差时域模型,分析在谐振电感、谐振电容和励磁电感出现不对称情况下的均流误差分布特性。与传统的并联LLC谐振变换器比较,仿真和实验研究结果均表明所提出的并联LLC谐振变换器能产生较好的均流特性,与理论研究的结果一致。     

航空静止直-直变换器并联运行建模研究

在高压直流供电体制下,航空静止直-直变换器起着十分重要的电压转换作用,小型化、模块化是其发展的主要方向。现有对直-直变换器并联运行研究的方法都是不基于模型的,为其控制和补偿环节的设计带来一定的局限性。针对此问题,提出了基于控制系统传递函数模型的多直-直变换器系统并联运行建模研究。在单台变换器模型的基础上,根据线性系统相关理论,建立了多直-直变换器并联系统的模型。通过对并联系统均流环节和变换器环节的详细分析,研究了模型各部分参数对系统并联特性的影响,为后续对变换器并联运行的控制及误差分析提供了模型基础。     

优化负载变换器输入阻抗的输入电流内环控制方法

为提高级联系统的稳定性,应尽量减小源变换器输出和负载变换器输入阻抗的交集区。一方面,尽量减小源变换器的输出阻抗;另一方面,尽量增大负载变换器的输入阻抗。基于DC-DC变换器的一般性小信号模型,提出以平均输入电流环为内环、输出电压环为外环的双环控制方法,分析在这种控制方式下影响变换器输入阻抗的因素,并给出改变内环电流采样系数前后变换器输入阻抗的量化计算过程。分析表明,当电流内环的截止频率大于电压外环截止频率时,增大电流采样系数,能够提高电流内环环路增益,有效增大负载变换器的输入阻抗。从而在级联系统中,能够有效减小负载变换器的输入阻抗与源变换器输出阻抗的交集,提高级联系统的稳定性。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

一种直流电源模块并联运行均流方法

电源模块间的并联运行均流控制是实际应用中常见的问题。针对电源模块并联运行均流控制中存在的均流精度不高、稳定性差、抗干扰能力低的问题,提出了一种电压环结合双电流环进行均流控制的方法。对直流电源模块的输出电压进行采样,形成外电压环,稳定输出电压。利用最大电流均流的方法对模块输出电流进行均流控制,形成外电流环。各模块主电路电流经过采样电路连接到处理器形成内电流环,保证输出电流和均流的精度。电压环和双电流环经过处理器的调制,产生脉宽调制(PWM)对各个直流电源模块进行控制。通过仿真分析和2台4 000 W样机测试,验证了电压环和双电流环控制的均流方法具有均流精度高、稳定性好、抗干扰能力强的优点。     

The parallel operation control of a modular AC to DC converter via serial communication bus

This paper presents the parallel operation control of a modular AC to DC converter via a serial communication bus. In the proposed system, multiple AC to DC converters are parallel‐connected at the output end for load current sharing. Each module of the AC to DC converter is controlled by its individual microcontroller. The microcontroller of each module is employed for the voltage control loop and communicates with the microcontrollers of the other converter modules. The RS485 serial communication is used to transmit information among the controllers, which checks the number of the converter module for calculating the input inductor current command of each converter module. Moreover, the clock signal is used for synchronization to prevent data collision on the serial communication bus. The proposed parallel operation control provides fast response when the converter module connects or disconnects according to the required power. The performance evaluation of the proposed system is conducted by simulation and experimental verification on two parallel isolated CUK converters. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

新型模块化UPS并联数字均流控制技术研究

较详细地阐述了一种模块化UPS并联系统的数字均流控制技术,给出了并联系统的结构,通过对并联系统环流、功率调节特性、并联系统数字功率检测技术分析,得到一种新型的功率检测方法.通过对并联系统的瞬时平均电流和各个逆变模块的输出电流检测,并对这两个电流进行分解,以电流的分解量进行反馈调节控制输出电压幅值和相位,以实现模块化UPS并联系统的均流控制,实验结果证明了该控制技术的有效性.     

基于移相控制的三相交错并联LLC谐振变换器均流控制策略

为了适应大功率应用场合,多相LLC谐振变换器的交错并联结构得到了广泛关注和研究.由于并联各相LLC谐振变换器谐振参数(励磁电感Lm、谐振电容Cr和谐振电感Lr)的差异,各相的电压增益互不相同,进而导致各相电流不平衡.为了解决这一问题,基于原副边星形连接的三相交错并联LLC谐振变换器电路拓扑,详细分析了各谐振参数对并联LLC谐振回路均流的影响程度;提出了一种基于移相控制的均流控制策略,运用余弦定理求出谐振电流相位的关系,转化为开关管的相位驱动信号,在不增加任何附加电路的情况下,实现并联各相LLC谐振回路的自动均流,提高了系统整体运行的可靠性.最后通过仿真和实验分析了所提控制方法的有效性和准确性.     

模块化UPS并联的新型数字均流控制技术

为实现并联UPS系统中负载电流的均分和环流的抑制,阐述了一种应用于模块化UPS并联系统的数字化控制均流技术。给出了并联系统的结构;通过分析并联系统环流、功率调节特性、并联系统数字功率检测技术,得到一种新型的功率检测方法;检测和分析并联系统的瞬时平均电流和各个UPS模块输出电流,再反馈调节分别控制输出电压幅值和相位以实现其均流控制。实验证明该环流抑制控制策略可获得良好的并联均流特性,方案简洁、实用。     

模块化不间断电源自适应均流控制技术

针对模块化不间断电源并联冗余系统的环流问题,通过引入虚拟环流阻抗,提出一种基于阻抗自适应调节的均流控制策略,具备良好的稳态及动态电流均分能力。深入探讨并机电感及控制方法对系统输出阻抗、环流阻抗的影响。在此基础上设计新颖的自适应均流控制算法,并选取合适的阻抗控制器参数,改善并联系统动态环流抑制效果。同时,滤波电感电流直流分量控制的加入有效地解决了变压器直流偏磁问题,提高了并联系统的稳定性。实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

单相并网逆变器多频阻抗模型及其在谐振环流分析中的应用

逆变器并联并网系统中存在带宽频率以外的谐振环流,不利于逆变器的安全运行。为分析并联系统中谐振环流特性,首先充分计及数字控制及脉宽调制非线性环节的影响,基于一维频谱分析法研究了调制波存在扰动时的逆变器输出电压谐波成分,提出了适用于单相逆变器并联并网系统的多频阻抗模型。基于该模型,采用广义奈奎斯特稳定判据明晰了控制载波相位对并联系统稳定性的影响,鉴别了逆变器间谐振环流所处的频率范围,指出逆变器输出阻抗模值的提升有助于谐振环流的抑制。实验结果表明,所提出的多频阻抗模型的正确性及其在并联并网逆变器谐振环流分析时的有效性。     

基于I-V下垂控制的直流微电网动态特性分析与改善

本文对孤立直流微电网动态特性进行了分析,并提出了改善策略.在孤网条件下,电压主要靠系统中基于储能的DC/DC变换器进行控制,因此多DC/DC变换器动态特性即可反应系统全局的动态特性.本文中各DC/DC变换器采用I-V下垂控制,并以负载的变化量为输入,变换器输出电流、占空比及母线电压为状态变量对多DC/DC变换器进行了大信号模型的建立.基于上述模型,本文对输出电流动态特性的影响因素进行了根轨迹分析,最后提出自适应P控制策略以提高直流微电网中的动态特性.最后通过仿真对提出的模型及控制策略进行了验证.     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。