三相SPWM逆变器的切换模型与稳定性分析

针对三相SPWM逆变器的近似线性化建模方法对系统分析的局限性,在周期切换理论的基础上对三相SPWM逆变器进行建模,并提出一种新型的稳定性分析方法。首先,在SPWM调制原理基础上,将一个工频周期按三相母线电压大小划分为6个区间,分别得到切换子系统与切换规则,即三相SPWM逆变器的周期切换模型。之后利用周期切换系统与多胞模型的稳定等价性,通过判断对应多胞模型的稳定性,实现三相SPWM逆变器的稳定性分析。仿真实验结果验证了切换模型以及稳定性分析方法的有效性,提高了系统模型的精确度和稳定性分析的灵活性。     

考虑频率耦合及交直流端口耦合效应的并网变流器三端口导纳模型

三相并网变流器的阻抗/导纳建模对分析系统稳定性具有重要意义。传统研究大多只关注变流器的交流侧频率耦合效应和内环控制动态,但很少关注变流器交直流端口间的耦合效应及外环动态。该文提出一种三相变流器的三端口导纳模型,可以同时计及交流侧频率耦合和变流器交直流端口间动态耦合的影响,并使得各端口自身的小信号动态建模过程更为直观。通过所得模型展示了交直流耦合和频率耦合对系统稳定性的显著影响,并结合时域仿真验证了所提模型的准确性。     

基于HSS的三相VSC频率耦合导纳建模与谐波特性分析

针对非线性并网变流器系统中,因频率耦合现象产生的不期望谐波给电力系统带来的不可预测的稳定性问题.由于传统的LTI模型难以分析频率耦合现象,因此文章采用基于线性时间周期理论的谐波状态空间建模方法对三相电压源型变流器建模.所提模型考虑了输入信号的多频率响应特性,可深入分析各频次谐波间的交互关系.推导了三相VSC系统的谐波传...     

考虑系统延时的三相APF切换系统建模与H∞控制

考虑系统时滞因素,突破传统对有源电力滤波器（APF）分析时所用的近似线性化处理方式,建立了一种基于离散仿射切换理论的三相APF仿射时滞离散切换模型。在此基础上将电网侧谐波电流作为控制输出,前馈预测的指令谐波电流与理想指令谐波电流误差作为干扰项,提出H∞控制器和切换规则的设计方法,进而实现谐波电流跟踪控制。仿真分析表明,该方法在精确反映三相APF动态特性的同时有效补偿了系统时滞,避免了时滞现象对系统补偿效果和稳定性的不良影响。     

地铁牵引变流器-电机系统稳定性控制

牵引变流器-电机系统是地铁车辆传动的主要组成部分,供网电压波动、直流侧滤波电感与支撑电容参数受限选取以及牵引变流器控制策略所产生的负阻抗特性都会引起系统直流侧电压和电流的持续振荡,继而造成电机输出转矩脉动,降低系统稳定性。本文通过建立异步电机形等效电路以及转子磁场定向矢量控制近似线性化模型,推导出牵引变流器的输入导纳方程,进而阐释了车辆运行过程中滤波器-牵引变流器-电机系统的振荡机理,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机定子电流转矩分量给定值以调整牵引变流器输入导纳的新型稳定性控制器,模型仿真和实验结果验证了所述理论的正确性和有效性。     

光伏直流升压汇集系统级联变换器虚拟阻抗控制

光伏直流升压汇集系统中,光伏侧变流器常采用独立输入、串联输出结构实现直流升压,并依据串联变流器分压情况进行模式切换,以避免串联变流器模块端电压发生越限,但模式切换会引起光伏直流汇集系统稳定性的变化.针对这一问题,建立了光伏侧级联DC/DC变换器在不同工作模式下的等效阻抗模型,应用阻抗匹配稳定性判据对比分析系统稳定性差异...     

基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法：（一）PWM变流器分段平均模型的建立

为提高分布式发电系统和微电网电磁暂态仿真的效率,基于非线性动态系统的平均化理论,提出了脉宽调制(PWM)变流器的分段平均模型。该模型在开关周期内对PWM变流器的状态方程进行局部平均化,将脉冲形式的开关函数转化为分段常数函数,从而可以采用更大的积分步长进行仿真以提高效率。进一步,文中给出了PWM变流器分段平均模型的误差估计定理及状态变量纹波的近似表达式。最后,通过三相PWM AC-DC变流器算例验证了所述分段平均模型的有效性。     

基于滞环控制的电压型变流器开关频率分析

滞环控制方法存在开关频率变化不定的缺点.该文结合单相H桥和三相桥式变流器等电压型改换流器所共有的半桥单元电路模型,通过研究其滞环电流跟踪控制的物理过程和开关频率的变化机理,对开关频率的影响因素进行理论分析,给出了定量分析方法和计算公式,便于变流器控制系统的器件选择和参数设计.通过计算机仿真波形证实了理论分析方法和定量分析结果的正确性.     

三相APF切换和空间电压矢量联合控制方法

首先,建立三相APF切换仿射线性系统的模型。然后,根据三相电源电压的空间电压矢量图及波形图,将三相电源电压分成6个扇区。再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内设定满足系统二次稳定的切换子系统的组合,并为系统选取共同的李亚普诺夫( Lyapunov)函数,根据切换系统稳定性理论,在这些切换子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后,仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性。     

三相变流器PFC和APF组合实现研究

三相变流器在有源电力滤波器(APF)和功率因数校正(PFC)中有着广泛的应用。本文在建立三相变流器数学模型的基础上,分析了主电路参数对系统稳定性的影响。结合分析现有的三相变流器作为PFC和APF的主电路参数选择方法,提出了新的设计方法,以适用于三相变流器同时作为APF和PFC的场合。文中给出了相关的实验结果。     

考虑ESR的DC-DC型开关变换器的研究

电容的寄生参数串联等效电阻（ESR）是电容的一个重要参数,它对电路的性能有较大影响,特别是当电容用于DC-DC型开关变换器中输出电压滤波时对输出电压的纹波影响较大,由于电容的ESR存在,它增加了DC-DC型开关变换器动态小信号数学模型的一个零点,在分析和设计DC-DC型开关变换器系统中应予以重视。文中以Buck型开关变换器为例,分析讨论了电容串联等效电阻对Buck型开关变换器的输出纹波电压及动态小信号数学模型的影响,利用psim软件对所得的结论进行了仿真验证。所得到的结论对DC-DC型开关变换器其它拓扑的滤波电容的选择和控制系统设计有参考价值。     

开关电感Boost变换器建模与仿真分析

针对光伏发电系统中传统Boost变换器的升压能力问题,将开关电感结构嵌入传统Boost变换器中,分析变换器功率开关器件的"ON"和"OFF"状态的工作机理,建立升压增益比与开关器件周期占空比之间的关系。利用状态空间平均法建立开关电感Boost变换器的数学模型,并在此模型基础上,对功率开关器件的不同工作频率进行仿真分析。仿真结果表明,开关电感Boost变换器不仅比传统Boost变换器具有更高的升压能力,而且在高开关频率下也能有效减小输出量的纹波,提升变换器的转换效率;同时也验证了模型的合理性和正确性,为工程实践设计提供理论支撑。     

小型风力发电软开关变换器研究

针对传统小型风电变换器工作在硬开关状态时,开关损耗较大、开关管电压电流应力大、转换效率低的缺点,将一种单管Boost软开关变换器应用于小型风力发电系统.通过增加谐振电感和电容,实现了主开关管和续流二极管的软开通与软关断.在此分析了软开关变换器的工作原理,搭建了仿真模型和实验平台.仿真和实验结果证明,开关管和续流二极管均...     

小型光伏发电软开关DC/DC变换器研究

针对传统光伏发电DC/DC变换器工作在硬开关状态时,因开关损耗大、开关管所承受的电压电流大等缺点导致的系统效率下降问题,采用了一种软开关Boost变换器,其结构简单,易于控制,大大减少了变换器工作中的开关损耗,并且降低了开关管所承受的压降.最后通过仿真和实验证明变换器的主、辅开关管和续流二极管均能实现软开关,从而提高了...     

准谐振式软开关变换器的设计

软开关变换器适合设计高频开关电源,其特点是功率开关管仅在电压过零时开启（或在电流过零时关断）,从而将开关噪声和开关损耗降至最低。准谐振式变换器属于软开关变换器的一种,它工作在恒定频率下,仅在开关周期的部分时间内产生谐振。介绍了准谐振式变换器的基本原理,重点阐述了利用SMPS Design Toolkit 1.6软件设计准谐振式变换器的流程和方法。     

一种适用于混合储能系统的双向软开关同步Buck电路研究

针对基于超级电容与蓄电池的有源式混合储能系统,提出一种用于储能元件与负载能量交换的软开关双向同步Buck变换器。该变换器在不增加额外谐振元件的情况下,可实现双向变换主功率管的零电压开关。分析了其工作原理,给出了参数设计方法。仿真和实验结果验证了理论分析,由于实现了开关管的零电压开关且应用了同步整流技术,变换器实测效率达95.5%。     

一种新型的有源软开关变换器

为实现一种结构简单,高效,高频,低的电压应力,简于控制的软开关升压变换器,提出一种有源辅助谐振换流新型软开关变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以绝缘栅双极型晶体管(...     

Dynamic model development and control for multiple‐output flyback converters in DCM and CCM

Multiple‐output flyback converters are widely used in switching power supplies due to their low component count and cost‐effective structure. The main problem of this structure is how to balance output voltages in different load conditions. This paper proposes a new approach for single‐input multiple‐output flyback converters operating in DCM and CCM by a small‐signal averaged model. The averaged model is derived by presenting the piecewise‐linear waveform for the inductor currents inside the converter. In DCM, the magnetizing current and currents through the output windings reach zero when the switch is turned off. In CCM, the magnetizing current of the converter is continuous over a switching interval and this possibility exists that only some of the output diodes completely conduct when the switch is off. The proposed model of the converter can be used in a wide range of operations within identical and non‐identical loading conditions. Using a laboratory prototype, several case studies and input‐to‐output transfer functions are considered to verify the proposed model. The controller design is performed for the both CCM and DCM, and then dynamic characteristics of the overall system are evaluated.     

一种PWM软开关变流器实现及损耗分析

零电流转换（ZCT）技术通过控制辅助电路的谐振,为开关器件创造零电流的开关条件.辅助电路的引入不会对主电路的控制算法产生影响,使得传统PWM控制策略能够直接应用在软开关变流器上.在分析ZCT软开关工作原理的基础上,引入的辅助电路损耗小于减少的开关损耗,ZCT技术提高变流器的整机效率.通过一台500 kVA三相ZCT软开关PWM软开关变流器互馈试验平台,完成了功率、软开关试验及不同谐振参数下的效率对比试验.试验结果表明,PWM变流器基本实现了开关器件的零电流转换,且谐振过程与理论分析基本相同,验证了谐振电流峰值与谐振周期对整机效率的影响.     

基于软开关的Boost变换器的研究

设计了一种新型零电流脉宽调制(ZVS-PWM)Boost变换器,其中主开关管和辅助开关管均实现了零电流开通和关断,无源功率器件均实现了零电压开通和关断,减小了传统Boost变换器在开通和关断时出现的开关损耗以及主开关管的电流应力,提高了变换器的效率。该变换器适用于使用绝缘栅双极晶体管的中大功率场合。主要分析了变换器的主电路工作原理,并设计了一个工作频率为30 kHz,输入输出电压为220 V/400 V的Boost变换器,实验证明该设计可行。