串联谐振高频链用于小功率稳压电源的关键技术

针对传统Delta逆变器式交流稳压电源所含工频变压器体积重量大、噪声高,以及市电受污染、用户端小功率用电设备受市电质量影响大等问题,利用串联谐振电流型高频链逆变电源在高质量输出电压、全程软开关等方面的优势与Delta逆变技术在改善市电、提高用户负载端电能质量上的优越性,提出将串联谐振高频链结合Delta逆变技术用于小功率稳压电源;然后根据该稳压电源的工作原理与控制方法,给出了其对市电电压波动和所含谐波补偿的公式推导;最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真实验平台.仿真结果表明,该稳压电源不仅减小了设备体积和重量,提高了系统效率,还可对市电电压波动和所含谐波进行补偿,实现了在小功率场合下用户负载端电能的高质量输出.     

基于高频感应加热电源的新型软斩波器研究

介绍了一种用于逆变电源功率调节的新型零电压零电流转换(ZVZCT)直流斩波器,该斩波器克服了传统ZCT斩波器或ZVT斩波器不能零电流开通和负载续流二极管不能软关断的缺点,适合用于以MOSFET为开关器件的高频电源场合,并对该变换器的稳定运行情况进行了详细的分析,同时进行了仿真验证,仿真结果表明,该ZVZCT软斩波器能可靠地运行在高频场合,实现较大范围内的电压和功率调节.     

200W正弦波逆变电源的设计方法

提出了一种基于数字控制的具有高频链的200 W正弦波逆变电源的设计方法.正弦波逆变电源由一种新的全桥移相DC/DC软开关变换器和DC/AC周波变换器级联构成.介绍并分析了全桥移相DC/DC变换器软开关的实现方法和设计注意事项,以及全桥移相DC/DC变换器一个开关周期内的6个电路拓扑变换过程.提出了一种基于瞬时无功功率理论实现DC/AC周波变换器的新的控制方法,并给出了其控制原理框图.最后利用PSIM软件对整体电路进行了仿真,仿真结果表明符合理论分析的结果.     

感应加热谐振电路新拓扑模型研究

为了降低电压型逆变器在高频感应加热电源应用中功率器件上的电流和功耗，提出了一种适用于高频大功率感应加热的新型电感-电感-电容（LLC）谐振拓扑。在拓扑中增加电感，使电源和负载隔离，通过调节负载电流大小来降低功率器件上的功耗；同时去掉高频功率匹配变压器，减小电源的体积和重量，并提高电源效率。给出了该拓扑的谐振特性和各参数设计准则，并根据拓扑特性和系统要求设计了新的锁相环（PLL）控制系统。仿真和实验结果表明，这种拓扑相对于传统的谐振拓扑更能满足高频大功率应用环境的要求。     

感应加热电压型逆变器负载匹配的研究

对感应加热电压型逆变器LLC谐振回路特点进行了简要分析,为了解决MOSFET构成的单向全桥逆变器在LLC负载品质因数Q值较低时,开关器件工作角度较大,损耗增加的问题,提出了一种适用于高频感应加热电压型逆变器的新型LCLC负载谐振匹配方案。该方案通过加入附加电容Cs,减小了逆变器输出电压和输出电流间的相位角,从而降低开关损耗,提高电源输出功率。对该拓扑结构的谐振特性和负载输出功率进行了理论分析,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

大功率MOSFET管开关过渡过程的分析与仿真

功率MOSFET是理想的开关,在超声波电发生器、高频开关电源、高频焊机等方面使用广泛,但因驱动线路参数设计欠优而使MOSFET管烧坏的情况时有发生.根据器件和电路参数,推导出开关期间的栅极电压、漏极电流和漏极电压的封闭解.通过比较仿真结果,为功率MOSFET的驱动电路设计提供理论指导.     

基于碳化硅MOSFET三相逆变电路损耗新算法

提出了一种三相逆变电路功率开关器件损耗计算的新方法.为了达到将高频电力电子电路和实时仿真算法相结合应用于嵌入式实时仿真平台的目的,针对工程应用中逆变器损耗计算的实时性和精确性要求,该方法以实际电路可采样信号为基础,利用功率开关器件器件手册提供的产品参数,通过采样平均算法计算功率开关器件损耗.将采样算法值与小仿真步长的PLECS仿真结果做对比,结果表明新算法可以较为准确的计算损耗,并进一步提出了在硬件系统性能要求下尽可能保证损耗计算的精度要求的变采样频率算法.     

一种适合于单相电压型逆变电源的并联控制方案研究

针对单相电压源型逆变电源并联工作的需求,提出了一种电流内环采用比例控制、电压外环采用比例谐振控制的新型控制方案.在获得逆变电源控制框图的基础上,推导了该控制方案下单相逆变电源的传递函数,并基于传递函数给出了控制器参数的设计过程.对等容量情况下和不等容量情况下的不同负载性质的逆变电源并联系统进行了仿真研究,结果表明该控制方案具有良好的适用性,具有一定的应用价值.     

双Buck-Boost集成DAB型三端口直流变换器电流应力优化

针对双Buck-Boost集成双有源桥型三端口直流变换器高频链的电流应力优化问题,提出相应的控制方法. 为了实现对各个端口电压与功率的调节,高频变压器原边采用占空比控制,原、副边之间采用移相控制. 副边2个桥臂之间的内移相角可以作为第3个控制量,以实现优化控制目标;提出在传统控制方法的基础上引入副边桥臂间的内移相控制,实现优化高频链电流应力的效果. 建立三端口直流变换器高频链各模式下电流应力优化问题的数学模型,给出电流应力优化的实现条件. 搭建500 W的实验样机,对所提的电流应力优化控制方法进行实验验证. 结果表明,利用该方法可以有效地降低高频链的电流应力,提升系统效率,负载端口轻载时的效果更加明显.     

基于Buck拓扑全桥逆变器主电路的研究

高频开关电源随着开关频率的提高,开关损耗成为影响电源效率的主要因素。笔者在探讨开关电源软开关实现技术的基础上提出了Buck拓扑的高频电源SCR全桥谐振逆变器主电路模型,同时给出了其控制策略。通过逆变器主电路模型主要工作点仿真波形分析,证明了该Buck拓扑的SCR全桥谐振逆变器的可行性。该电路利用全控电力开关管电流过零时的自然关断特点实现了功率可调的SCR全桥谐振逆变器在零电流下关断的软开关技术。     

单相交错式Boost PFC的实现

为了克服传统的单重PFC变换器不利于开关频率提高以及输出功率不高等缺点,提出了以UCC28070为主控芯片的双重PFC变换器.该变换器通过使两组Boost单元电路中的电感电流相互交错来降低输入电流纹波和开关器件的电流应力,从而提高其开关频率、功率等级和效率.仿真和实验结果均表明：该双重PFC变换器具有良好的功率因数校正效果、小的输入电流纹波、低的功率开关电应力,并能够大幅度减小整个功率电路的成本.此变换器可适用于大电流高功率等场合.     

三相串联谐振逆变器混合对称控制策略研究

为了解决对三相无线电能传输系统传输功率的有效控制问题,基于电压型三相串联谐振逆变器,在传统180o导通模式的基础上,提出了一种新型的开关管开通-关断混合对称控制模式：通过在开关管180o开通过程中加入关断短脉冲,在开关管180o关断过程中加入开通短脉冲,改变系统谐振补偿网络等效输出线电压和相电压,实现系统功率传输能力的有效控制。通过对该系统工作模式的分析,推导出了系统功率传输能力与开关短脉冲对应电角度之间的函数关系,为无线电能传输系统的设计和分析提供了理论依据。仿真和实验结果证明了该新型控制策略可以有效地控制传输功率,同时验证了理论分析的正确性。     

三相高频链矩阵式逆变器的SPWM混合调制策略研究

高频链电路与矩阵变换器相结合,可以使功率双向流动,以及使装置体积小,重量轻,但也增加了矩阵变换器的换流难度。就三相高频链矩阵式逆变器的换流问题展开研究,基于解结耦思路,提出一种新型SPWM混合调制策略,并介绍其核心逻辑控制电路的设计过程。该控制策略可实现一步自适应换流亦可减小矩阵变换器开关器件的电压应力。仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

混合式高频交流配电系统研究

介绍了一种可用于电信等领域的新颖的配电系统。这种混合式配电系统结合了分布式电压型配电系统和电流型配电系统的优点,并且具有诸如非电接触传输功率,无须熔断丝保护,正弦电压和电流配电,整体高效率等优点。本文分析了该配电系统的工作原理,并对其不同负载情况下的工作状态进行了详细的分析与仿真。     

滞环电流跟踪控制的开关频率

在功率变换器控制系统中,滞环电流跟踪控制方法通常以响应速度快和结构简单而著称,然而滞环控制的开关频率一般具有很大的不稳定性。笔者根据四象限交流器、有源无功补偿器和交流传动逆变器等电压型桥式主电路的共同特点,提取并建立其共有的半桥式单元电路模型;利用滞环比较原理,构成一个闭环电流控制的ＰＳＰＩＣＥ电路仿真模型,并给出了仿真波形;从滞环电流控制的物理过程出发,分析其开关频率的影响因素,推导出有关频率范     

异步电机无速度传感器控制的Holtz型磁链观测器性能分析

针对异步电机无速度传感器控制中,电压型磁链观测器低速性能较差的问题,研究一种具有较好低速性能的电压型磁链观测器——Holtz型磁链观测器.基于线性化理论建立该观测器的小信号模型,得出观测器反馈系数与观测器稳定性和动态响应之间的关系.进一步分析观测器输入存在误差的情况下,反馈系数对磁链观测结果的影响.基于对观测器综合性能的分析,提出一种自适应的反馈系数设计方法.针对2.2kW的异步电机,分别在Matlab仿真平台和基于Dspace的实验平台上进行了观测器输入存在误差的仿真和实验.结果表明:当观测器阻尼系数取在1.0附近,也即反馈系数按同步角频率的2倍取值时,可以获得最佳的观测效果,并且在高速和低速下均能获得良好的动态和稳态性能.     

一种零电压零电流软开关直流变换器的研究

提出了一种零电压零电流软开关三电平直流变换器.利用耦合电感取代常规滤波电感，耦合电感所感应出的电压通过功率变压器反射回原边，使变换器在零状态时的循环电流减小至零，以实现内管的零电流关断.通过改变耦合线圈的匝比,可以任意设置用于电流回零的电压幅值，以调节电流回零时间.该变换器实现了外管的零电压开关和内管的零电流开关, 由于在零状态时一次侧不存在环流，减小了通态损耗, 提高了变换效率.实验样机验证了该电路的主要性能，电压电流实验波形显示了三电平的低电压应力特点和零电压开通、零电流关断的软开关性能.     

光伏并网逆变器LCL滤波器参数优化设计

针对光伏并网逆变器LCL滤波器的大纹波电流和高频谐波损耗问题,分析了电感之和、电感比值和滤波电容值、谐振频率以及入网电流之间的关系,提出了一种LCL滤波器参数最优设计方法.分析了LCL滤波器的传递特性并建立了谐波等效模型,研究了滤波参数对谐振频率以及并网电流的影响,根据LCL滤波器的设计约束条件和光伏并网逆变器实例设计了一组最优参数,并进行了仿真研究.结果表明,提出的优化方案不仅能够有效抑制开关频率的高频纹波,还能减小电感取值和阻尼损耗.     

电励磁同步电动机模型预测控制

为了实现电励磁同步电动机的高性能调速,提出一种基于模型预测的电流控制方法.在采样频率较高的数字控制背景下,将电机数学模型中的微分项近似为差分方程的形式;根据三电平逆变器的开关特点,预测下一个采样周期中所有的27个开关组合所对应的电流;下一周期的电流给定根据当前周期的给定值使用二阶外推法得到.将预测得到的电流反馈与给定的误差作为目标函数,依据滚动优化原则,输出使所期望的目标函数取得最小值的开关状态来控制逆变器的动作.使用Matlab软件,对三电平逆变器驱动电励磁同步电动机情况下的模型预测控制方法进行仿真研究,仿真结果验证了所采用控制方法的有效性.     

开关磁阻电机静态特性和动态特性的有限元仿真分析

针对开关磁阻电机单相绕组通电励磁,双相绕组通电励磁两种不同工作方式,以四相8/6极样机为例,使用有限元分析软件Maxwell 2D,分别对电机的磁场分布.磁链.电流特性、电感特性、静态转矩等静态特性进行了仿真和参数化分析对比;利用Maxwell 2D瞬态仿真模块,为电机连接功率电路,采用优化的控制参教对开关磁阻电机的起动至稳态运转的动态过程进行了仿真分析,得到电机的各相绕组电流、输出转矩等动态特性,根据电机材料属性计算得到电机的铁心损耗.分析过程和仿真结果可以为开关磁阻电机的本体设计、性能校核分析、控制策略优化等研究提供可靠依据.