基于充电车棚多PFC系统建模及稳定性分析

电动车棚充电系统中的多功率因数矫正（power factor correction,PFC）变换器可能引起系统出现高幅度周期性阻尼震荡,严重时危及系统稳定运行。对此,结合阻抗建模对PFC变换器进行综合分析,探讨变换器台数对系统稳定性的影响。以多PFC连接系统为研究对象建立多PFC变换器阻抗模型,采用奈奎斯特稳定性判据,从接入系统变换器数量和系统源阻抗大小两方面研究多PFC连接系统稳定性变化规律。运用Simulink仿真平台搭建多PFC变换器并联接入电动车棚充电系统仿真模型,验证理论分析的有效性。仿真结果表明,随着变换器数量增加,系统总电流畸变程度增加,伴随源阻抗变化,畸变程度进一步加剧增至原有的70%。面对多PFC连接系统,系统谐波震荡水平与PFC变换器数量呈正相关,伴随源阻抗的改变,谐波震荡水平将进一步加剧。     

单级功率因数校正变换器中的低频不稳定现象研究

研究了由Boost 变换器和Forward变换器级联构成的单级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器中的低频不稳定现象。通过数值仿真观察了系统随着输出功率增大时出现的低频振荡现象及其对输入电流总谐波畸变的影响。根据Forward变换器电感电流导电模式的临界条件得到了相应的稳定性边界,并对低频不稳定现象的边界碰撞分岔本质进行分析和讨论。通过实验研究,验证仿真结果。该文的研究有助于更好地理解单级PFC变换中的动力学行为,对该系统参数设计也具有一定的参考价值。     

单周期控制的高功率因数整流器稳定性分析

基于单周期控制的单相Boost-PFC变换器,分析了下降沿调制的电感电流控制规律,建立了庞加莱映射模型。依此模型分析了系统的稳定条件,导出了升压电感量与系统稳定性的关系,分析了变换器中非线性现象与系统稳定性以及功率因数校正效果的关系,并进一步将该关系拓展应用到三相Boost型PFC变换器。最后通过样机试验验证了该方法的正确性与实用性。     

单周控制无桥 Pseudo-Boost PFC 变换器

本文研究了一种新型无桥Pseudo-Boost功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,变换器完全消除了传统Boost PFC变换器的整流桥,无桥Pseudo-Boost PFC变换器存在谐振支路,但却呈现出PWM变换器的性质;分析了无桥Pseudo-Boost PFC变换器的工作原理,在交流输入电压正半周或是负半周内,具有传统Boost PFC变换器的特性,其电压传输比与谐振支路参数无关。为了验证该新型变换器的有效性,采用了单周控制策略的数字控制实现方案,仿真和实验表明,该变换器直流输出电压稳定,交流输入电流与输入电压相位相同,功率因数可达到1,具有PFC变换器的功能。     

采用CoolMOS和SiC二极管的高频Boost PFC变换器

在高频PFC Boost变换器中，一种CoolMOS和碳化硅（SiC）二极管配合使用的方法已成为研究热点。这里．以400kHz 500W PFC变换器为例，对其方法进行了研究；针对变换器低压输入时效率下降的情况，试图用软开关电路加以改善，实验结果表明效果不明显；在此基础上，采用3个MOS并联的硬开关方法完成了400kHz 1kW PFC变换器，给出了实验结果。     

基于单三相兼容PFC的过零点畸变抑制策略

单三相兼容功率因数校正(PFC)变换器应用广泛,具有效率高、稳定性好、兼容单相和三相电源等优点。但该拓扑在单相运行时,网侧输入电流在采用传统控制策略下的过零点畸变严重,影响着单三相兼容PFC变换器的稳态运行性能。此处首先分析了所采用的单三相兼容PFC变换器的拓扑结构,指出了变换器单相运行时电流过零点畸变的产生机理。这里采用延时补偿和采样电压幅值补偿策略,解决控制延时带来的过零点畸变问题。在此基础上,通过对过零点处高频开关管和工频开关管采取分时开关策略,解决过零点处开关逻辑混乱导致的过零点畸变问题。为验证理论分析的正确性,搭建了一台1 kW单三相兼容PFC变换器实验平台,测试结果表明,所提出的策略能够抑制电流的过零点畸变,提高单三相兼容PFC变换器的稳定性。     

开关频率与电源频率比值较小时单周期控制PFC变换器的建模及稳定性

针对运行于开关频率与基波频率比值较小条件下的单周期控制功率因数校正(PFC)变换器,通过建立其大信号和小信号模型,并进行分析,揭示了单周期控制PFC变换器存在的基波相移问题、功率极限问题,在此基础上推导了系统稳定运行的必要条件,分析了系统的稳定工作区;给出了滤波电感值的选定方法和电压控制器的设计方法;仿真和实验验证了理论分析的正确性。建立的分析模型及得出的系统稳定运行的必要条件,对应用于较高基波频率场合的单周期控制PFC变换器的设计具有重要参考价值。     

Boost PFC带恒功率负载控制方法的研究

恒功率负载在电力系统中所占的比重越来越大,而为保证带恒功率负载的Boost PFC变换器稳定运行的控制方法尤为复杂.利用输入输出线性化方法构造出一种适宜恒功率负载的控制方法,并通过研究发现Boost PFC变换器的输出电压纹波与负载成比例关系,进而提出通过测量纹波变化预测出负载功率变化,利用预测得到的负载功率代入控制方法可实现Boost PFC变换器带恒功率负载的稳定运行.PSIM数字仿真实验结果表明,该方法具有良好的动、静态特性,输入电流能精准跟踪输入电压,电流波形光滑;负载跳变时,动态响应快,输出稳定,表明该方法对负载具有良好的鲁棒性.     

双Boost PFC变换器输出电压纹波的研究

双Boost PFC变换器在半桥逆变器的UPS中得到广泛使用,其输出电压纹波的质量直接关系到UPS的稳定性.采用功率匹配的方法对双Boost PFC变换器的输出电压纹波进行深入研究,得出了该拓扑输出母线电压二次纹波的变化规律和决定纹波大小的影响因数.仿真及其实验结果验证了理论分析的准确性.     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

不同负载条件下DICM Cuk PFC变换器稳定性分析

重点分析了系统负载变化时,不连续电感电流模式Cuk功率因数校正PFC（power factor correction）变换器稳定性的变化情况。在变换器工作特性的基础上,根据谐波平衡法和Floquet理论分析,研究结果表明：当负载电阻变小时,即系统由轻载到重载变化时,系统发生了工频频率上的倍周期分岔。给出了系统发生倍周期分岔时的电阻,以及在输出电感、输入电压产生改变时和负载电阻共同构成的系统不稳定与稳定的边界区域图,基于输入电感电流-输出电压的相轨图和输出电压的谐波分析谱,更好地观察到系统的动力学行为。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

开环幅相频率特性曲线和对数相频特性曲线的完整画法

本文从理论和实践上推导了含有不稳定环节时开环频率特性曲线的完整画法,以便用奈氏判据全面 地判断闭环系统的稳定性。     

3kVA功率因数校正装置研制

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动或负载快速变化时,仅在一个周期内即可实现控制目标.简要分析了单周期控制Boost PFC变换器的控制机理,给出了其稳定性分析,并将这种新颖的控制方法用于Boost变换器的功率因数校正.基于IR1150研制了一台3kVA的功率因数校正实验样机,给出了设计实例和实验结果.实验结果表明,该变换器的控制方法简单、可靠且通用.     

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。     

基于NCP1605G的大功率LED驱动电源的PFC电路设计

为了控制谐波对电网的污染,大功率LED驱动电源中有必要增加PFC模块。采用有源PFC工作原理实现了一种升压型变换器模块,并将功率因数控制器NCP1605G应用于一款大功率LED驱动电源的PFC级电路设计中。实验结果表明该变换器的输出电压稳定度高,功率因数达到0.9以上。     

考虑代价敏感的AC-LSTM暂态稳定评估

电力系统稳定样本与失稳样本的失衡会导致数据驱动型暂稳评估模型对失稳样本的漏分率增加,由于失稳样本漏判的代价远高于稳定样本误判的代价,因此提出一种引入代价敏感机制的AC-LSTM电力系统暂态稳定评估模型。通过改进Adaboost算法,引入代价敏感函数对样本权重进行更新,更好地考虑了少数类样本对整体分类准确率的影响,降低不稳定样本的漏分率。并进一步将改进的Adaboost算法和长短期记忆网络(longshort-term memory, LSTM)相结合以提高分类器的综合性能。在IEEE39和IEEE140节点系统上的仿真结果表明,所提模型较其他模型具有良好的适应性和泛化能力,提升了评估模型的综合性能,其抗噪能力也优于其他模型。     

采用平均法的含输入滤波器电压型Buck变换器稳定性分析

输入滤波器与DC-DC变换器之间的相互作用是分布式电源系统中的一个常见问题。基于平均模型,研究含有2阶输入滤波器和电压型Buck变换器的级联系统稳定性问题。结果表明,输入滤波器对后级Buck变换器稳定性具有双重效果,即根据阻尼电阻Rf的不同,可以扩大或减小独立运行的Buck变换器稳定运行的参数范围。当PI控制器的参数选择在扩大了的稳定性参数范围内, 阻尼电阻Rf的极端增大或减小都会引起系统的低频振荡。这种情况下,现有的阻尼电阻设计标准将不再适用。电路实验验证了理论分析的结果。     

非自衡系统和不稳定系统的预测函数控制

针对非自衡系统和开环不稳定系统，结合预测函数控制、串级调节和PID控制三者的优点，提出了一种PFC-PID控制策略：内回路采用PID控制使对象稳定且快速消除内扰，外回路采用FPC控制，PFC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下仍然获得良好的调节品质。仿真结果显示了该控制策略的有效性。     

基于PFC技术的高效率双闭环DC/DC变换器

为提高DC/DC变换器系统的效率,运用功率因数校正(PFC)控制技术,在整个变换器系统中引入了电流和电压2种组态的负反馈,采取了降低损耗的措施,设计出一款用于电源和功率设备的12V/24V双闭环DC/DC变换系统,并进行了该系统稳定性、效率特性仿真实验和硬件电路实验。实验结果表明,所设计的DC/DC变换系统是稳定的,它的效率在稳定工作范围内达到85.0%～88.7%,其最高效率比目前国内外同类变换器高出约3%,其中12V、24V变换系统的输出纹波电压分别约为23mV和30mV,因而尤其适用于低功耗开关电源和中等功率设备。