两级式宽输入电压范围阳极电源研究

针对霍尔电推进（HEP）系统功率处理单元（PPU）阳极电源输入电压范围易受电推进发动机、太阳能电池阵等设备的影响而波动范围较大的问题,设计了一款高性能阳极电源,采用了两级式功率拓扑架构,前级为反向耦合两相交错并联Boost变换器,后级为定频LLC谐振变换器。研究该拓扑架构的工作原理并进行小信号建模,仿真和原理样机证明了设计的阳极电源满足宽输入电压范围特性,且具备良好的抗扰动能力及较高的效率。     

半桥结构的两级功率因数校正器研究

在两级功率因数校正器中,Boost PFC＋半桥DC/DC拓扑结构虽然表现良好,但依然存在着后级功率器件电压应力过大、输出电流纹波不够理想等缺点。将输入串联、输出并联半桥拓扑能使单个模块的输入电压和输出电流减小这一特性运用于两级PFC之中,同时引进了交错控制技术。对采用新结构的两级PFC变换器进行了工作模态分析。仿真结果表明,后级功率器件电压应力以及输出电流纹波明显减小,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

适应宽电压输入的两级式DC/DC变换器

模块化电源要求DC/DC变换器能适应宽范围电压输入,而单级式拓扑往往不能满足要求,为此,研究了一种两级式变换拓扑。该拓扑的第1级为具有宽调节特性的双管Buck/Boost变换器,第2级为具有软开关特性的LLC谐振变换器。分析了两级式变换器的工作原理、设计要点和数字化实现方式,搭建了输出功率为200 W的两级式DC/DC变换器原理样机。实验结果表明,提出的两级式变换拓扑具有输入电压范围宽、整机效率高的特点。     

基于三电平拓扑的电力电子变压器研究

提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET).输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC/DC变换器和两电平逆变器.与两电平PET相比,可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗.针对变压器各环节结构特点设计了控制方案,并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真.仿...     

单相非隔离型并网光伏逆变器研制

针对输入宽范围光伏电池电压,提出了一个采用准两级式主电路拓扑和双CPU控制的单相非隔离并网逆变器系统方案,并建立基于Simulink的光伏发电系统仿真模型。其中,为满足宽电压范围光伏电池的最大功率跟踪MPPT,系统的MPPT放在单相逆变桥级实现。仿真和实验结果表明,样机性能指标优良,系统采用的改进变步长扰动观察法可以减小MPPT时的振荡,采用基于电感安匝特性曲线插值求电感的方法,可以有效满足无差拍并网电流控制对输出滤波电感模型精度要求较高的特点,克服粉芯类磁芯电感随电流变化大的缺点。     

超级电容储能式有轨电车充电装置研究

城轨交通直流(DC)牵引供电系统中,DC 750 V供电网通过常规降压变换器无法满足储能式有轨电车车载超级电容充电要求的电压范围(DC 500～900 V),提出一种前级DC/DC变换器升压、后级DC/DC变换器降压的两级电路拓扑,采用后级变换器功率前馈至前级变换器的控制方法,来实现两级变换器之间直流母线电压的稳定,从而得到满足超级电容充电要求的电压范围。仿真和实验结果验证了该系统的正确性和有效性。     

基于Saber环境的CCFL建模及仿真技术

冷阴极荧光灯(CCFL)目前在液晶显示器上得到广泛应用.但由于其非线性特性,在设计驱动电路时难以进行建模仿真计算.本文借鉴曲线拟合法,采用指数函数模型,使得拟合的数学模型既能满足CCFL点亮后的电压-电流特性,也能满足CCFL点亮之前的电压-电流特性.在此基础上,首次建立了一种基于Saber的仿真模型,实验验证了仿真模型的有效性,为设计优化CCFL驱动电路提供了一个有效的模型.     

基于变速积分的直流浪涌发生器设计

设计了一种两级变换式直流浪涌发生器,用于产生GJB181A、RTCA/DO-160标准规定的机载直流设备浪涌测试电压。以Buck+桥式电路为主功率拓扑实现28 V和270 V两档直流电压产生,以DSP作为控制器实现全数字控制,以变速积分控制方法实现输出电压的快速响应。通过系统设计和样机测试,验证了设计方案的可行性与实用性。     

新型解耦控制的级联型整流器控制策略

针对级联H桥整流器自身非线性特性,通过分析单相两级级联H桥整流器拓扑结构,提出了基于级联H桥交流侧合成电压解耦控制的二维调制平衡控制策略。采用新的解耦控制方法和二维调制算法,提高了系统直流侧电压的响应速度和系统的抗干扰能力。搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性与可行性。     

两级式低电压大电流变换器的电压双环控制

分析了两级式低电压大电流电路拓扑结构、工作原理及控制特性。由于该类逆变器采用前级调节，所以稳定性差、动态响应速度慢。为此，结合其结构特点，提出了电压双环控制方案。仿真与实验结果表明，该控制方案具有良好的控制效果。     

提高直流输电换相能力的强迫换相拓扑结构研究

针对传统高压直流输电逆变侧易发生换相失败的问题,提出了一种新型强迫换相桥路拓扑,该拓扑的阀臂采用了两组串联晶闸管通过电容器并联结构.基于该拓扑结构,给出了3种工作状态及相互切换模式,设计了电容电压控制策略,并通过理论计算得到了电容预充电压的最优值.最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了所提出的新型桥路模型,进行正常及故障情况下的仿真,验证了电容电压控制策略的正确性,且与传统HVDC相比,新桥路能防御交流系统大部分单相故障,对三相故障也有很好的防御效果,有效地降低了换相失败发生的概率.所提出的拓扑结构可以有效提高HVDC对换相失败的抵御能力,改善系统的故障恢复特性.     

3×4矩阵变换器

针对3×3矩阵变换器(MC)不能带非平衡负载的问题,提出一种新型的MC,其拓扑结构在传统的3×3 MC的基础上,增加了一中线桥臂N连接到负载的中性点,构成3×4 MC.建立了3×4 MC的等效交一直-交拓扑,并分析了原拓扑与等效拓扑开关之间的对应关系.对等效拓扑中的整流级采用二维电流空间矢量调制,为逆变级提供一直流电压.介绍了三维电压空间矢量的调制原理,并通过对逆变级拓扑的分析后,将三维电压空间矢量用于逆变级的调制,便可以在负载上产生所期望的电压.将整流级和逆变级的调制进行整合,就可以得到3×4 MC的控制策略.应用Matlab/Simulink进行了仿真,结果表明:在平衡或非平衡负载情况下,3×4 MC及其控制策略都可以输出理想的三相对中线的对称电压波形.     

混合配电变压器无功和电压补偿控制策略研究

针对传统配电变压器功能单一、可控性差的问题,结合工频变压器稳定可靠和背靠背变换器易于控制的优点,给出了一种集成无功和电压补偿功能的智能混合式配电变压器(HDT)拓扑结构。基于背靠背变换器的两级结构特点,分别设计了针对整流级和逆变级的控制策略,从而实现了电网无功补偿和负载电压动态稳定控制的功能。最后分别基于PSIM仿真软件和RT-BOX搭建了HDT的仿真和硬件在环实验模型,仿真和硬件在环实验结果验证了所提拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

基于RBF网络监督的电池用双向DC/DC变换器控制策略

针对蓄电池储能设备的充放电过程,设计了与蓄电池相连接的双向DC/DC变换器,并进行了研究。电路采用两重化半桥并联拓扑结构,通过双闭环串级PWM来控制开关器件的开断,以实现电池的充电放电过程。设计了满足蓄电池恒压恒流充放电要求的双闭环控制系统,提出利用RBF神经网络控制对传统PI调节的双闭环系统进行优化,实现了系统的复合控制。通过Simulink建立了两重化双向DC/DC变换器控制系统仿真模型并进行了仿真研究。试验结果表明,基于RBF网络监督控制的变换器控制性能良好,在电池充放电、充放电切换以及恒压恒流切换时具有良好的动态特性,且稳态下电流电压纹波极小,波形平滑,具有较高的可靠性。     

移相式并联谐振变换器的分析与仿真

为使电路输出电压完全可控,设计了一种适用于输出稳定高压直流的拓扑结构,对并联谐振变换器进行了稳态计算和仿真研究.以图形和计算方式给出了电路参数的确定方法.提出了一种适合于相控调压的工作模式和控制方法,阐述了电路主要特点和应用场合.仿真和实验证明该拓扑可满足设计要求.     

坦克用高压两级式矢量控制策略研究

在坦克供电系统中一般为电压等级为900V直流母线电压,传统SVPWM策略需采用两电平高压变频器,以增加功率管数量来承受系统的高压,带来了器件的均压、均流等问题,同时输出电压中谐波含量较高,功率管开通关断也会引入较大的电压尖峰。因此,本文先针对SVPWM输出的PWM波谐波进行了分析,得到了针对THD的最优调制比。提出前级BUCK变换器,后级为三相全桥逆变器两级式拓扑,对比分析两级式拓扑的控制策略与传统单级式控制策略在高压条件下的性能优劣。最后,进行了仿真和实验,结果显示两级式拓扑的永磁同步电机控制策略相比于传统基于三相全桥逆变器的永磁同步电机控制策略,THD得到改善。     

宽输入电压的双向DC/DC变换器的研究

为了适应不同光伏发电储能系统直流母线电压,扩宽输入电压范围,设计了一种宽输入电压的双向DC/DC 变换器.该变换器采用级联式拓扑结构,前级由四开关Buck-Boost变换电路构成, 采用脉冲宽度调制的控制策略, 后级由L-LLC谐振变换电路构成,采用脉冲频率调制的控制策略,通过调节前级变换电路的占空比和后级变换电路 的开关频率,达到扩宽输入电压范围的目的.仿真结果表明, 所提出的双向DC/DC变换器的输入电压变化范围为 100~1000V,并具有良好的稳压效果.     

Boost-LLC高效率DC/DC变换器

Boost-LLC两级变换器作为一种性能优异的DC/DC拓扑结构,日益受到人们的关注.两级结构能够充分利用Boost宽电压输入和LLC高效率特性,从而使整体效率较高.针对Boost-LLC两级DC/DC变换器进行了分析,介绍其工作原理、控制方法,并给出了优化设计方法,针对输入390V,输出为24V/20A,开关频率100kHz两级DC/DC变换器进行了设计和实验验证,整体效率达到97.2%.     

差动Buck直流斩波器型高频链逆变器研究

分析了直流斩波器型高频逆变电路拓扑和原理特性,设计了一种差动Buck直流斩波器型高频链逆变器,该逆变器以两组隔离型双向Buck直流斩波器为核心,结合了正弦脉宽调制(SPWM)控制,使输出端产生高质量的正弦电压.仿真结果表明,该逆变器具有电路拓扑简洁、双向功率传输、控制方式简单等特点.     

一种新型多路电源在空间电推进系统的应用

针对空间电推进系统的特殊应用背景,介绍了一种新型级联结构的多路输出电源。总体电路设计以共用DC/AC部分为原则,前级拓扑结构采用全桥结构,采用前级反馈的方式对次级输出电压进行预稳压,通过多绕组输出方式输出多路电源,后级采用Buck拓扑结构和脉冲拓扑再次进行电压电流变换,最终实现多路不同特性的电源输出,通过仿真分析及在1.5 kW级霍尔电推进系统的在轨应用,该方案有效实现了系统的各项功能,各路输出误差均在1%以内,效率可达94%以上。