移相全桥变换器双模块并联技术的研究

讨论了移相全桥变换器双模块并联技术,该技术采用自主均流法实现双模块的电流均流,具有均流精度高,动态响应好,可以实现冗余技术等特点。为了实现双模块自主均流提出了电压环、均流环和限流环三环控制结构,电压环和限流环共用一个PI调节器,均流环使用一个PI控制器。文章分析了均流的整个控制过程,在设计时要考虑使电压环与限流环的动态响应速度较快,均流环的响应速度较慢,同时在整个负载范围内使系统有一定的幅值和相位稳定裕度。设计了一台单模块输入母线电压175～320V,额定输出电压220V,额定输出功率5.5kW,整机输出11kW的样机。实验结果表明,样机的均流性能良好.     

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。     

数控器实现Buck变换器软启动和恒压限流输出

研究了基于数字控制器实现Buck变换器的软启动(Soft Start,简称SS)和恒压限流(Constant Voltage Restricted Current,简称CVRC)输出功能,即在启动过程中控制输出电压参考量由零逐渐增大到额定电压值,并对PWM占空比进行闭环调节;正常工作时检测输出电流的采样值,若小于门限值则进行恒压控制,否则进行限流控制.详述了软启动的实现过程及恒压限流输出的控制流程,并进行了输入50V,输出25V/300W的样机实验.结果表明,设计的软启动和恒压限流输出方案切实可行;搭建的Buck变换器系统运行可靠性高,动态性能良好,切换速度快,其对于实现同样功能的大功率输出DC/DC变换器也具有很好的指导意义.     

基于模糊控制的交错并联双向DC/DC变换器研究

为了提高交错并联双向DC/DC变换器输出电压及均流的控制精度和动态性能,提出了电压、电流双环控制均采用模糊控制理论的模糊PI控制器。以研究交错并联DC/DC变换器工作原理为基础,详细介绍了电压、电流双环的模糊PI控制器的设计方法。通过仿真,对比了采用模糊PI控制和常规PI控制的仿真波形,验证了双环均采用模糊PI控制能提高输出电压和电感电流的响应速度、减小超调,从而实现电压及均流的精确控制。     

改进式自主均流技术的研究

针对常规自主均流法存在动态响应不佳的问题,引入平均电流控制,提出改进式自主均流控制,通过添加电流环为内环并将电压环和均流环并列,改善系统的均流动态性能.本文以Buck变换器并联系统为例,全面地叙述了改进式自主均流技术中三环控制系统的设计过程.最后用三台48V/12V/10A的Buck样机并联实验证明多环路设计的正确性和改进式自主均流法的优越性,从而为改进式自主均流技术的推广应用提供理论基础.     

输入串联输出并联DC/AC逆变器系统的控制策略

输入串联输出并联逆变器系统适用于输入电压高、输出电流大的直流/交流变换场合,要保证该逆变器系统正常工作,就必须保证输入电压均压与输出电流均流。提出一种采用负载电流反馈的输入均压输出均流控制策略,该控制策略根据各模块间的输入电压偏差直接调节各模块的输出电流幅值,使输入电压高的模块输出电流增大,输入电压低的模块输出电流减小,从而实现输入均压。与采用输出滤波电感电流反馈的方法相比,采用负载电流反馈时,即使输出滤波电容不匹配,也不影响输出均流效果。同时,还分析输入均压环与系统输出电压环的关系,给出输入均压环和系统输出电压环的设计准则。最后以一台由2个模块组成的输入串联输出并联逆变器原理样机验证该控制策略的有效性以及环路设计的正确性。     

15kV/400V直流变压器的设计与研制

设计研制了基于输入串联输出并联结构的200 kW DC 15 kV/DC 400 V直流变压器工程样机。开展了该样机一系列关键技术的研究,包括主电路拓扑结构设计,高频隔离双主动全桥单元设计及其开关器件选型,高频变压器设计,电压控制和平衡控制等。最后搭建了全载试验平台进行测试,结果表明样机在额定工况下的效率超过96%。     

考虑母线电压稳定的双向DC-DC变换器模型预测电流控制∗

针对氢燃料电池汽车在负载突变情况下动态响应慢、直流输出电压不稳定等问题,提出一种交错并联双向 DC-DC变换器(BDC)方案及一种考虑母线电压稳定的改进模型预测电流控制方法.首先对BDC变换器工作原理进 行详细分析,得出传递函数并对传递函数进行z 变换.然后考虑系统电压、电流跟踪情况对成本函数进行优化设计, 通过求解最优控制变量实现提高系统响应速度和降低输出电流纹波以及平衡母线电压的控制目标.MATLAB/Simu- link仿真及４５kW 样机实验对比显示,PI控制与所提出的控制方法响应时间分别为0.05s、0.01s,电压超调分别为 12.5V、1.5V,表明所提出的控制方法能很好地改善系统动态响应和输出性能.     

输入串联输出并联逆变器的集中式均压控制策略

输入串联输出并联逆变器可将小功率模块组合后,用于高电压输入、大电流输出的交流供电场合.本文提出了一种集中式均压控制策略,解决系统的输入均压和输出均流问题.其中输出电压环和输入均压环集中设计在一起,共同给系统中各模块提供控制信号.各模块具有独立的电流环和主电路.输入均压环通过调整各模块的电流环给定信号,使输入电压高的模块输出电流增加,输入电压低的模块输出电流减少,从而实现了两模块的输入均压.在输入均压时各模块电流环的给定信号相同,同时实现了输出的均流.文中对所提控制策略进行了分析,并根据解耦的思想,给出了控制系统设计的方法.最后进行实验验证,并给出实验结果.     

一种直流动态电压恢复器的拓扑分析与控制

针对直流配电网中存在的电压暂降和跌落问题,设计了一种新型直流动态电压恢复器(DC-DVR)。拓扑采用隔离型高频DC/AC/DC结构,提高了电压补偿范围和系统的安全性,减小了设备体积。系统控制算法采用基于外推预测电压算法的双环比例积分(PI)控制,根据负载的电压信息,通过外推预测算法对负载的电压进行无差拍预测,提升系统的动态响应速度,电压、电流环的PI控制保证了系统的响应速度和输出的稳态精度,使整个系统具有良好的动态和稳态特性。最后仿真和实验验证了新拓扑的正确性及控制算法的有效性。     

一种星接H桥级联型SVG直流侧电压均衡控制方法研究

对星接H桥级联型静止无功发生器(SVG)直流侧电压均衡控制进行了深入研究,建立了三层直流侧电压均衡控制系统。第一层为总直流侧电压控制,通过产生基波正序有功电流维持三相所有H桥模块直流侧电压之和恒定。第二层为三相之间均衡控制,通过在变流器指令电压中注入零序电压实现三相功率的再分配,从而实现三相均衡;在该方法中,通过对H桥级联型SVG的输出电压和输出电流产生的功率进行前馈,以达到快速地动态调节。第三层为每相内部各模块均衡控制,通过沿电流方向微调每相各模块指令电压,使各H桥模块吸收的功率重新分配,进而保证相内所有H桥模块直流侧电压值等于给定值。最后通过实验验证了该控制方法的正确性和可靠性。     

基于MMC拓扑的有源滤波器控制策略研究

为提高大容量有源滤波器(APF)的耐压水平和等效开关频率,提出了一种基于模块化多电平(MMC)的有源滤波器控制方法。该控制方法对APF输出的基波电流采用间接电流方式实现有功和无功的解耦控制,采用基于正序基波提取器的预测谐波电流控制实现对谐波电流的补偿,然后将间接电流方式和预测谐波电流控制方式产生的电压信号作为有APF输出电压的参考值。同时,为克服传统载波相移脉宽调制方式均压控制环节PI控制器繁多的缺点,对载波相移脉宽调制方式做了改进,采用载波相移脉宽调制和电容电压排序均压控制相结合的调制方式。通过Matlab/Simulink对其进行了仿真验证,该控制方法是正确可行的。     

直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法

直流微电网系统的能量需要双向传输,为了解决双向交错并联变换器相间不均流的问题,本文研究了一种应用于直流微电网系统的交错并联双向Buck/Boost直流变换器的含有同步整流调制的带占空比分配的控制方法。本文描述了变换器的运行原理,然后对变换器的调制方式与控制方法进行了详细分析。该方法在传统的PI控制方法上引入了占空比再分配方法,根据每相电感电流的大小调节每相占空比,既能实现稳定的输出电压电流,也能自动实现两相均流,同时该方法可拓展到多相变换器,并且同步整流控制也使得变换效率更高。最后,搭建了低压侧为40~120 V,高压侧为200 V,输出功率为5 kW的仿真模型。仿真模型验证了理论分析的正确性。     

基于有源PFC原理的升压型DC/DC空间电源设计

采用有源PFC工作原理实现了一种升压型DC/DC变换器模块。作为空间电源完成由蓄电池输出电压50￣90V范围到稳定的128V输出,所采用的核心控制芯片为L4981A。该变换器的设计采用了双闭环控制,其特点是采用电压误差放大器环节实现输出电压稳定,采用电流环误差放大器环节实现输入电流跟踪输入电压且连续。试验结果表明,该变换器的输入电流连续,输出电压精度高,负载调整率高,电压调整率高,纹波电压较低,EMI强度较低,输出功率达到1.5kW。     

基于PI调节器及V2G模块开发的双向能源充放电控制系统设计

传统双向能源充放电控制系统忽略了对电流内环和电压外环的控制,导致传统系统的应用效果不理想。为此,设计基于车联网的V2G模块开发及双向能源充放电控制系统。利用双向DC/DC控制电压升降,保持充放电情况下电流电压的恒定,利用电压电流双闭环的空间电压矢量,控制三相半桥电压型PWM整流器,通过PI调节器控制电流内环和电压外环,利用受控状态下的负载电流双向流动,实现双向DC/DC变换器的控制,最终实现能量的双向流动。试验结果表明：所设计的系统电池组电压、电流在0.1 s内即可趋于稳定,且三相交流侧的输出电压与单相交流侧电压分别在约0.02 s和0.12 s时达到稳定。电压相位与电流相位之间相差180°,电流波形良好,交流侧电流谐波得到有效抑制。     

一种VSC-HVDC控制系统的PI参数整定方法

由于VSCHVDC大多采用的是直接电流控制策略,其采用的电流内环和电压、功率外环控制均通过PI调节器进行串联校正。因此采用合适的方法设计PI调节器的参数,对于控制系统的性能起着至关重要的作用。本文提出一种参数整定方法,综合考虑控制系统的稳态误差、上升时间、抗干扰性能3个指标,将电流内环、功率外环、直流电压外环分别设计为典型的I型环节,典型的一阶环节和典型的II型环节,使得控制系统具有良好的稳态和动态性能,最后在PSCAD/EMTDC中仿真验证所建立模型的有效性。     

并联高频脉冲直流环节逆变器研究

提出了基于占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器的并联逆变器电路结构,并对其电路拓扑、稳态原理、三态DPM电流滞环控制技术、均流原理、关键电路参数设计进行了深入的分析研究.这类并联逆变器,由N个共用电压外环、独立电流内环的占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器模块构成.设计并研制成功的3kVA 27VDC/115V400HzAC并联逆变器样机,具有体积重量小、变换效率高、静态精度高、动态响应快、输入电压变化范围宽、输出波形质量高、并联均流效果好、负载适应能力强、过载与短路能力强等优良的性能,在大功率逆变场合有重要应用价值.     

基于模糊自适应控制的三相PWM整流器

主要介绍了三相高功率因数PWM整流器电流环和电压环的设计,并成功的将参数自适应PI调节应用到整流器的控制策略中,以提高直流侧电压的控制精度。仿真结果表明,这种新型PI控制方法响应快、鲁棒性强、抗干扰能力好,较传统PI控制具有更好的动、静态特性。