数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器研究

根据航空电源系统中AC-DC静止变流器的应用需要,设计了一套数字控制400Hz三相四线高功率因数PWM整流器系统。传统的直接电流控制方法由于被控量是交流信号,因而存在着相位静差问题,本文采用基于dq同步旋转坐标变换的空间矢量控制方法,实现了输入电流与输入电压间的相位无静差控制,实现了高功率因数目的;针对三相四线结构输出串联电容均压问题,本文提出了输出串联电容均压环与中线电流环串联的双闭环控制方法,实现了输出串联电容均压控制。最后在理论分析与仿真的基础上搭建了3kW原理样机,仿真和实验结果均验证了该系统控制方法的正确性与可行性。     

三相高功率因数PWM变换器可逆运行研究

研究了一种基于空间矢量调制的三相PWM双向变换系统的控制策略,该系统在整流和有源逆变工作模式下均可改善电网侧的单位功率因数.建立了两相同步旋转坐标系下的变换器低频数学模型;在分析变换器能量双向流动的基础上给出其控制方法,利用电压调节器控制变换器的功率流向,实现变换系统跟随其直流侧电压的变化在整流和有源逆变状态之间的无缝切换.这种电流电压调节器的设计方法和缓起动控制,使系统在整流和逆变模式下均可获得良好的动静态性能.最后给出了实验验证结果.     

A Three-Phase Controlled-Current PWM Converter with Leading Power Factor

Experimental tests performed on a three-phase bipolartransistor controlled-current PWM power modulator show that it can operate with near-sinusoidal currents at 60 Hz with a 360-degree power angle range. Because of its capability to operate with leading power factor and good waveform, the PWM converter is a promising alternative to the thyristor Graetz bridge. A theoretical method based on the concept of ``local average' is presented.     

Three-Phase Regenerative Converter with Controlled Flywheeling

The low-speed performance of a dc drive can be improved by operating the three-phase fully controlled bridge converter with controlled flywheeling. The analysis and performance of the drive with controlled flywheeling is described. The modes of operation of the converter system are identified, and a method of performance calculation, taking these modes of operation into account, is presented. Nomograms and the analytical method of calculating them are presented for the calculation of optimum value of filter inductance. The performance of the drive with controlled flywheeling is compared with that with conventional control. The modes of operation and certain aspects of drive performance are verified experimentally.     

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。     

一种高功率因数低母线电压单级LLC AC/DC变换器

传统单级Boost型LLC谐振AC/DC变换器因具有转换级数少、功率因数高和软开关等优点而受到广泛研究,但同时它存在直流母线电压太高以及开关器件应力太大等缺点,一般应用于110 V以下的电网中。为克服该问题,提出了一种适用于220 V电网的新型Buck-Boost LLC谐振AC/DC变换器。该变换器除了具有传统结构的特点外,还具备输入电压较高时母线电压不高的优点,采用脉冲频率调制PFM（pulse frequency modulation）方式进行控制。分析了变换器的工作过程,阐述了功率因数校正和软开关的实现机理,给出了变换器主电路关键参数设计方法。最后,搭建了一台170 V~230 V输入、48 V /100 W输出的实验样机,实验结果验证了变换器理论分析的正确性以及该拓扑结构的电网适用性。     

Analysis of the Effect of Source Voltage Fluctuations on the Power Factor in Three-Phase Controlled Rectifiers

The effect of source voltage fluctuations on the harmonics and the power factor is analyzed for a six-pulse line-commutated converter. Exact expressions are derived for currents in the filter network and the ac supply lines as a function of the size of a series inductor in the LC type low-pass filter connected to a resistive load. The harmonics are calculated according to a method which is unorthodox in power engineering and which is based on the convolution theorem. Switching functions required for the discontinuous conduction mode are derived from time-domain analysis. The method is applicable to a wide class of switching networks.     

高功率因数三相单管Boost PFC变换器

三相单管Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复、开关频率恒定、控制简单、成本低等优点,适用于中低功率场合。但在工频周期内占空比恒定,尤其在输入电压较高时,输入电流谐波含量较大、功率因数(power factor,PF)相对较低。分析三相单管Boost PFC变换器的PF值。在此基础上,提出变占空比控制的方法,从而降低输入电流谐波、提高PF值。为了简化电路实现,进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。完成一台3kW的原理样机,进行实验验证,实验结果验证了理论分析和参数设计的正确性。     

三相高功率因数PWM整流器的研究

提出了一种简单的电压空间矢量算法,该算法根据参考电压矢量在αβ坐标系上的分量直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间,简化了运算过程.并以DSP为核心,设计了系统的硬件和软件结构,用Matlab对系统进行了仿真,仿真结果验证了本文所提出的电压空间矢量算法的有效性.     

基于STM32的三相高功率因数整流器

针对二极管不控整流和相控整流电流波形畸变严重、谐波分量大、功率因数低等问题,建立了三相PWM整流器的低频等效数学模型,设计了电压、电流双闭环PI控制器,制定了合理的PWM控制策略,并通过实验对整流器模型、控制器和控制策略进行了验证。实验结果表明,本文设计的整流器交流侧电压和电流波形基本同相,即网侧功率因数高。说明PI控制器的稳定性较高,控制策略设计合理。     

电压源换流器的高压取能电源设计

介绍了电压源换流器(VSC)的高压输入取能电源的需求,提出了满足3 300 V电压等级的双管反激式高压输入取能电源的设计方法,通过实验和工程应用证明了设计的高压输入取能电源具有输入电压范围宽、启动冲击电流和损耗小、性能可靠等优点,完全满足VSC的子功率模块供电要求。     

An AC-to-DC Converter with Improved Input Power Factor and High Power Density

A novel single-phase switch-mode rectifier (SMR) structure is proposed and analyzed. The proposed converter structure employs a synchronous front-end rectifier (SFER) stage which provides high-quality input characteristics with small input filtering. Consequently the proposed converter structure exhibits high power density and has low implementation cost.     

一种单相高功率因数整流器的设计

采用UCC28019设计了一种新型单相功率因数整流器,分析了系统的工作原理,对主要模块进行了详细分析与设计。在升压储能电感设计中,采用一种新型薄铜带工艺绕制的Boost储能电感,有效地减小了高频集肤效应、改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升。350 W的样机试验表明,该单相功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,具有较为广阔的应用前景。     

高功率因数电流可逆变换器的研究

提出一种高功率因数电流可逆变换器的拓扑结构,此结构为逆变器与升、降压斩波器的组合。并在此基础上设计出一台２ｋＶＡ实验样机。阐述了系统的工作原理、控制方案和设计方法。实验样机表明了该变换器具有能量可以双向流动、交流电流谐波小、功率因数为１等优点。     

单周控制的三相三开关高功率因数整流器

谐波污染已引起世界各国的高度重视.功率因数校正(PFC)是治理谐波的一种有效方法.本文研究了基于单周期控制的三相三开关高功率因数整流器,推导了三相三开关升压整流器的控制规律,设计了一种基于单周期控制技术的PFC控制器,该控制器不需要乘法器,更不需要对电源电压进行检测,其控制逻辑非常简单且以恒定频率工作.完成了7kW三相高功率因数整流器的设计与实验研究,进行了稳态与动态响应试验,试验结果表明系统的功率因数可达0.98,且实现了单位功率因数校正和低电流畸变.     

高功率因数三相脉冲宽度调制整流器的研制

三相整流器可以实现单位功率因数运行和低谐波含量,可以有效减少电力电子设备对电网的干扰,而且有利于大功率场合应用。以TMS320F2812为控制芯片,介绍了一款14 kW三相电压型脉冲宽度调制整流器的研制,并给出试验结果。     

SVM控制的复合有源箝位ZVS三相PFC变换器

提出了一种采用复合有源箝位(CAC)的三相软开关功率因数校正(PFC)变换器。应用改进的空间矢量控制策略,有效地抑制了桥臂开关反并联二极管的反向恢复,减少了反向恢复损耗,所有的主开关和辅助开关均为零电压开关,而且具有开关器件电压应力较低,开关频率固定,输入波形质量好的特点。研制了一台基于DSP控制的4kW的实验样机进行了验证。     

高压大功率器件用高温栅偏测试装置研制

为准确评估硅IGBT和碳化硅MOSFET等高压大功率器件不同电应力及热应力条件下的栅极可靠性,研制了实时测量皮安级栅极漏电流的高温栅偏（high temperature gate bias,HTGB）测试装置。此外,该测试装置具备阈值电压在线监测功能,可以更好地监测被测器件的状态以进行可靠性评估和失效分析。为初步验证测试装置的各项功能和可靠性,运用该测试装置对商用IGBT器件在相同温度应力不同电应力条件下进行分组测试。初步测试结果表明老化初期漏电流逐渐降低,最终漏电流大小与电压应力有良好的正相关性,栅偏电压越大,漏电流越大。该测试装置实现了碳化硅MOSFET器件和硅IGBT器件对高温栅偏的测试需求且适用于各种类型的封装。     

高电位工作电压源换流器供电电源设计

介绍了电压源变流器(VSC)在输配电领域应用的几种拓扑,指出工作在高电位的VSC控制单元可靠供电是核心技术之一。在此基础上分析了高电位VSC供电需求,通过对几种常用的直流转直流(DC-DC)拓扑进行了比较,指出双管反激拓扑更适合于高电位VSC供电。最后设计了基于双管反激的DC-DC变换器。仿真和试验结果吻合较好,并将其应用于配电静止无功补偿器(D_STATCOM)。     

高功率因数单级BOOST正激组合变换器的稳态分析

从能量的角度,对单级ＢＯＯＳＴ正激组合交换器在输入电感处于ＤＣＭ、输出电感处于ＤＣＭ和ＣＣＭ两种情形分别进行了稳态分析,获得了其中间电容电压、输出输入电压变比等的解析表达式,并用指数函数近似法,将上述表达式化简为非常便于使用的形式,实验结果证明了理论分析的正确性。