助航灯光系统中恒流调光器的研究*

恒流调光器是机场助航灯光系统调整不同灯光亮度的设备,针对传统调光器存在输出纹波大、成本较高的问题提出了一种新型的恒流调光器,该恒流调光器在逆变部分采用直-直变换器模式,使得恒流调光器输出电流为恒定直流,这样在满足调光器负载供电要求的情况下减少传统调光系统后端电路所需要的成本。控制方法上,根据逆变电路在直-直变换器模式下的解,采用瞬时无功功率理论结合电压电流双环控制,可将输出电流的纹波从2%降到1%。并在MATLAB/SIMULINK中进行了仿真验证,仿真结果表明,此新型恒流调光器输出电流纹波仅为1%,且交流侧电流谐波含量低,THD值仅为2.7%。     

电网电压畸变下电流型PWM整流直流侧恒流控制

针对电网电压畸变下电流型PWM整流器直流侧含有较大的低次谐波,传统的控制策略需要复杂正负序分解,坐标变换和解耦控制。提出了一种无需锁相环的电流型PWM整流直流侧恒流控制策略,推导出直流电流平方的功率外环控制,直流侧采用恒流控制,取代传统的PI控制;电流内环采用比例谐振和谐波补偿控制实现对网侧电流的无差跟踪。该控制算法基于静止坐标系下,无需锁相环、坐标旋转变换和解耦控制,简化了控制模型。仿真和实验也验证了该控制策略的正确性。     

电动汽车用高频开关整流模块控制系统设计

PWM整流桥与DC/DC变换器两级式级联充电模块由于可靠性高、便于模块化集成等优势在数据中心供电系统与电动汽车充电站等方面获得广泛应用。为消除前级三相PWM整流器采用传统控制策略网侧电流畸变问题,提出并采用了引入电压前馈与QPR的加权控制策略,DC/DC变换器采用基于移相控制的恒压、恒流2种供电模式,给出了详细的理论分析与控制环路参数设计原则。为验证策略的可靠性,搭建了1台功率为15 k W的开关整流模块样机。实验结果表明,设计采用的控制策略网侧电流谐波含量小,后级变换器实现了零电压开关且变压器原边输出电流波形质量良好。     

基于变压器延边三角形接法的36脉波整流系统研究

在大功率整流领域,通常采用多脉波整流技术来降低整流系统谐波含量,提高功率因数。提出了一种基于移相变压器延边三角形接法的36脉波整流系统结构,分析了整流系统的工作原理、系统网侧输入电流特性及直流输出电压特性,给出了移相变压器绕组参数计算方法,并推导了平衡电抗器选择条件。利用MATLAB/Simulink建立了36脉波整流系统模型,对理论分析进行了仿真验证,观测了传统6脉波整流系统和36脉波整流系统的输出电压波形及网侧电流谐波含量。对比了不同程度电网不平衡情况下,36脉波整流系统与传统6脉波整流系统输出电压波形、网侧电压总谐波含量(THD)和电流谐波含量。实验结果表明,36脉波整流系统整流电压波形和网侧电流谐波含量与理论分析一致,能够有效降低网侧电流谐波含量和输出电压脉动,且具有较好的抵抗电网不平衡的能力,较6脉波整流系统有很大的优越性。     

新型城市轨道交通整流装置控制策略研究

提出一种新型的城市轨道交通整流装置控制策略,以达到网侧电流正弦化,能量双向流动,供电电源以单位功率因数运行的目标.该整流装置采用三相电压型PWM整流技术,控制策略以同步旋转坐标系电流控制和电压空间矢量调制(SVPWM)技术为核心,通过仿真和试验验证,该控制方法响应速度快,稳态性能好,电流谐波含量小,达到了预期设计要求.     

三电平电压型PWM整流器

在整流电路中,PWM技术可实现功率因数补偿、谐波补偿、四象限运行,输出电压可调节等性能,同时具有体积小、重量轻、动态响应速度高等优点。基于大功率考虑,对三电平电压型PWM整流电路进行了分析。在控制方法上选择了电流前馈解耦矢量控制,通过旋转坐标变换实现网侧无功和有功的独立控制,并通过仿真和实验验证了控制算法的可行性。     

电动汽车蓄电池充放电装置控制系统设计

随着电动汽车的快速发展,对大功率动力电池智能充电机以及充电算法的研究显得愈加重要.提出一种智能充放电铅酸蓄电池的设计方法,研制了智能充电机系统,开发了恒流、恒压以及智能充电算法.采用PWM整流技术,实现了网侧电流正弦化和单位功率因数运行,并将放电电能回馈电网,达到了节能的目的.试验结果表明,充电机较好地实现了恒流限压、恒压限流、智能充、放电等功能,可以为电动汽车提供稳定可靠的能量转换.试验证明该控制方法的响应速度快,稳态性能好,供电电源以单位功率因数运行,电流谐波含量小,达到了预期的设计要求.     

基于模型预测电流控制的双PWM变换器协调控制研究

针对传统电流环比例积分(proportional integral,PI)控制双PWM变换器动态响应慢和电流谐波含量高等问题,提出一种基于模型预测电流控制的协调控制策略。首先,分析整流侧PWM变换器的预测模型。然后,负载侧PWM变换器的输入电流前馈给整流侧PWM变换器电流环,在两侧能量流动的过程中实时调节电流的参考值。结果表明:采用模型预测电流控制的协调控制策略,改善了双PWM变换器系统的动态性能。最后,通过仿真搭建了以异步电机为负载的双PWM变换器改进的协调控制策略模型。验证了控制策略的优越性。     

单位功率因数的内馈斩波串调系统研究

提出一种基于PWM整流技术的内馈斩波串级调速系统。它采用IGBT代替晶闸管,并利用PWM整流技术,使网侧电流接近于正弦波,甚至可向网侧提供容性无功,以补偿串级调速系统产生的感性无功,因此可大大提高系统的功率因数,减少网侧谐波含量。文中介绍了PWM整流技术的工作原理和控制策略。通过仿真和实验进行了验证。     

城市轨道交通直流牵引供电电源的研究

设计了一种基于三相电压型PWM整流技术的新型城市轨道交通直流牵引供电电源.整流装置采用同步旋转坐标系电流控制和电压空间矢量调制(SVPWM)技术,实现有功电流、无功电流的独立控制,提高电压利用率.试验证明,该控制方法响应速度快,稳态性能好,供电电源以单位功率因数运行,电流谐波含量小,达到了预期设计要求.     

励磁电流负反馈对双凸极电机调压性能的影响

电励磁双凸极发电机(Doubly Salient Electro-magnetic Generator,简称DSEMG)具有结构简单、可靠性高、控制方便等特点,可通过调节励磁电流的大小来维持输出电压恒定。传统调压器由于仅引入输出电压负反馈,稳态性能往往难以满足要求。简单介绍了DSEMG的发电原理,提出在传统调压器的基础上再引入励磁电流负反馈,通过Simulink仿真和实验验证,与传统调压方式的结果相比较,说明该调压方式有较高的调压精度,适合于DSEMG。     

并网逆变器定时滞环电流控制纹波抑制技术

针对并网逆变器输出电流定时滞环跟踪控制过程中电流纹波较大现象,提出了一种三电平定时滞环电流控制纹波抑制技术。分析了在常规定时滞环电流控制方法下较大电流跟踪误差δ的形成原因,就电流变化率dis/dt对δ的影响展开了论述。提出了通过在电网电势指定区间内增加逆变器交流侧输出电压零电平的方法,降低dis/dt,以减小δ,抑制电流纹波。试验结果表明,该技术可使逆变器输出δ变小,电流畸变程度变轻,能有效降低逆变器功率器件的开关损耗。     

基于初级控制的LED恒流驱动电路的设计

基于初级控制技术,设计了一款6W反激式LED恒流驱动电路,省略了传统的隔离光耦与次级调整电路.分析了电路恒压恒流的实现原理,并介绍了电路元件参数.在85～264 V交流输入电压下,对电路接额定负载和低负载的恒流性能进行了测试,恒流精度分别为4.3%和2.9%.测试结果表明该电路具有结构简单,恒流精度高,稳定性好等优点.     

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

基于高频交流链接技术的大功率高压直流电源

当前大功率直流电源普遍采用直流链接技术和无源功率因数校正方案,电网侧电流谐波较大、功率因数较低且尺寸较大。基于高频交流链接(HF AC link)技术的变换器具有优异的电网侧性能,且不需要大容量的直流储能环节和滤波电抗器,尤其是在大功率电源中有利于减小尺寸,结合串联谐振电路,还可以减小损耗,以满足移动平台对高功率密度、高效率的要求。采用状态平面图法分析了在三相激励条件下的串联谐振电路断续模式下的电流特性,并得到了精确的控制参数表达式,对串联谐振电路采用脉冲密度调制(PDM)的方式调节和稳定直流电源的输出。在对单脉冲电流特性分析基础上给出了基于电网相位进行前馈的控制策略,并构建了前馈和反馈控制相结合的控制系统并对其进行仿真和实验。实验结果与仿真结果一致,表明在负载电阻560Ω上产生28.6k W,即4k V的条件下,电压纹波低于1%,输入侧功率因数为1,各相电流总谐波含量低于5.5%。     

以网侧电流为补偿目标的有源电力滤波器预测电流控制

根据有源电力滤波器谐波和无功检测的不必要性的结论,提出了一种以网侧电流为直接补偿目标的APF预测电流控制新方法.首先建立了用于预测电流控制的APF离散化模型,然后根据网侧电流的下一采样时刻的预测值和目标函数挑选出下一时刻的电压矢量.该方法除了可消除采样、计算造成的延时外,还可以省略谐波检测电路及实现等效的PwM发生器,在一定程度上简化了控制电路的软硬件设计,还消除了谐波检测造成的延时,具有良好的暂态性能.仿真结果表明该预测电流控制方法具有良好的补偿性能.     

反激式恒流一次侧控制模式的研究

反激式变换器输出恒流特性在许多场合,如恒压恒流充电器、LED恒流驱动器等有着重要的应用。输出恒流采用二次侧电流反馈的方法会增加电路的成本和复杂性。通过采用一次侧调节的方法来控制输出恒流,在变压器的一次侧检测输出电流的信息,避免了二次侧电流采样电路和光电耦合器等元器件,减小了电路的复杂性,提高了电路的效率。通过实验得到采用一次侧调节的实验波形和数据,验证了一次侧调节的先进性。     

三端集成稳压器扩流方法分析

以LM317K进行电流扩展为例介绍了三端集成稳压器的三种扩流方法。通过对三种扩流方法的分析和比较,给出了各自适用的场合和使用时的注意事项。在实际应用中,可根据扩流的大小和使用的三端集成稳压器的型号来选择合适的扩流方法。     

永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制

以一组正负序谐波电流对为研究对象,构建了多同步旋转坐标系下永磁同步电机的谐波电压模型,该模型揭示了正负序谐波电压与谐波电流之间的耦合关系。通过在传统矢量控制系统上增加参考谐波电流计算模块与前馈谐波电压计算模块,构建一种谐波电流注入控制系统,该系统中电流比例积分(PI)控制器只需完成基波电流对应直流量的跟踪,谐波电流的跟踪性能则由前馈的谐波电压保证。选取两种永磁同步电机作为谐波电流注入的试验对象,对比具有前馈谐波电压的系统与仅包含电流PI控制器的系统的谐波电流响应结果,台架试验结果表明前馈谐波电压能够有效地改善高频谐波电流注入的效果,另外从时域及频域分别对电机输出的转矩脉动信号进行对比和分析,结果表明:利用前馈谐波电压能更准确地完成谐波电流的注入,进而实现永磁同步电机转矩脉动的有效抑制。