Boost型三电平AC/AC变换器

针对高输出交流电压的升压场合,研究Boost型三电平AC/AC变换器。相比于Boost型两电平AC/AC变换器,该变换器通过增加开关管数量和引进飞跨电容,构造了中间电平,可使开关管的电压应力降低一半,滤波器重量体积大大减小。其拓扑可以看成是两个输出电压极性相反的Boost型三电平DC/DC变换器组合而成,该变换器输入输出电压同相位,其飞跨电容电压等于输出电压的一半。详细分析其电路工作原理,给出一种新颖的控制策略,可对输出电压和飞跨电容电压同时进行控制;研制一台原理样机,给出了实验波形与测量结果。实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

三电平BOOST电路在功率因数调节(PFC)方面的应用

为了解决较高电压等级直流负荷(如电动汽车)前端整流装置对电网造成的谐波污染问题,笔者根据三电平结构的发展和boost PFC电路的应用,阐述了一种适用于高电压等级、基于三电平拓扑结构的PFC AC-DC变换器的控制策略,分析了其在应用载波移相调制技术下模块化结构,以及其输入、输出电压特点、电感二倍频电流的电气特征,搭建了三电平Boost电路控制及电路模型,得到了较高电压等级PFC变换的方案.仿真结果表明,基于三电平Boost的PFC变换器电流环灵敏度高,能有效实现PFC变换,解决了电感电流波纹过大的问题.     

一种新型准Z源三电平Boost直流变换器的研究

针对共地三电平Boost直流变换器的飞跨电容电压严重偏离1/2输出电压及准Z源Boost直流变换器的开关器件电压应力大等问题,提出一种新型准Z源三电平Boost直流变换器结构,并采取交错调制作为变换器控制策略,更好实现增益宽、电压应力小等特性;利用MATLAB软件,仿真验证了所提变换器可有效解决飞跨电容偏离1/2输出电压、开关器件的电压应力大于1/2输出电压等问题。     

基于无桥PFC的单相三电平变换器设计

针对传统的Boost功率因数校正(PFC)电路存在效率低以及输入电流谐波含量大等缺点,提出了一类新型无桥三电平PFC电路。该电路设计了一个单开关管双向开关单元,去除二极管整流桥,减小电路损耗。此外,通过级联一个T型双向开关分支将输出电压电平数抬升至三电平,降低开关电压应力,提高输入电流的电能质量。结合多载波脉宽调制法和双闭环控制策略来产生开关脉冲信号,控制开关管的有序通断,实现桥臂电压三电平输出。以对称无桥三电平PFC电路为例,通过matlab/simulink搭建一个1 kW仿真平台进行试验,在稳态和动态下分析所提电路的有效性和可行性,并测得该电路输入电流THD为3.45%,效率最高为97.5%。     

基于相位延迟的三电平Boost变换器中点电位平衡控制策略

针对三电平Boost变换器存在的中点电位偏移问题,提出一种基于电感电流纹波的小信号建模方法,完成了三电平Boost变换器关于输出电压和偏差电压的精确建模。根据不同占空比区间内相位延迟的边界条件,推导出偏差电压增益特征系数的不同解析表达式。对不同带宽的双环控制方案进行了优化设计,并分别采用PID和PI控制器对双控制环进行串联补偿,改善了输出电压环的动态性能,消除了偏差电压环的控制误差。最后,借助仿真和实验对理论分析的正确性和中点电位平衡控制策略的有效性进行了验证。     

基于MMC的光伏并网发电系统控制策略研究

传统的二、三电平变换器无法满足高电压、大容量光伏发电系统的要求,因此提出一种基于模块化多电平拓扑(MMC)的光伏发电系统。在此系统中,光伏阵列通过Boost电路后集成于MMC的各个子模块中,这样将有效地降低了开关管的电流应力和电压应力,并且增加了系统的电压和容量。针对系统的控制策略进行研究,通过改变子模块Boost电路中开关管的占空比来稳定子模块电容电压,并网系统的MPPT控制和并网控制则通过逆变电路来实现。此外,提出了该系统的保护控制策略。最后,搭建基于MMC光伏并网发电系统的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果有效地证明了控制策略的正确性。     

基于单周控制的单相三电平Boost型功率因数校正技术

提出了一种基于单周控制(onecyclecontrol,OCC)的单相三电平Boost型功率因数校正技术。该控制电路采用恒频控制,控制电路简单、可靠,主电路采用三电平结构,开关器件应力降为输出电压的一半,解决了开关损耗增加、器件不满足要求的困难。随着电感电流频率的增加,可以减小Boost电感以提高变换器的动态性能和效率。仿真结果验证了相关理论分析的正确性。     

一种双闭环控制隔离Boost变换器起动控制策略

隔离Boost变换器起动期间,由于低输出电压导致过冲电流,对变换器造成损坏。提出一种新的隔离Boost变换器软起动控制策略,研究双闭环控制下具有起动电路隔离Boost变换器的起动过程。在提出的控制策略作用下,具有起动电路的隔离Boost变换器起动过程分为Flyback、Hybrid、Boost工作3个工作阶段。详细讨论该起动控制方法及其各个阶段的特点。在峰值电流控制方法下,输出电压在Flyback工作阶段从零开始建立。引入Hybrid工作阶段,同时实现了占空比平滑变化和输出电压平滑建立,该控制策略有效地抑制了起动电流过冲。实验结果验证了理论分析的正确性。     

新颖的高效级联型多电平逆变器

为了克服多输入源级联型多电平逆变器的输出电平数不易扩展和基于开关电容的多电平逆变器效率不高的缺陷,提出了一种新颖的高效级联型多电平逆变器,并深入研究了该逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和储能电容的参数设计等关键技术.该电路拓扑是由开关电容网络、"T"型逆变桥和输出滤波器级联构成;该控制策略采用带输入电压前馈的输出电压瞬时值反馈单载波SPWM控制,通过控制开关电容网络中的功率开关STi和逆变桥调制度分别实现母线电压的抬升和输出电压的稳定;分析了该逆变器的低频工作状态,并推导出了逆变器的外特性曲线.设计并研制的500 VA 115 VDC/220 V50 Hz AC级联型七电平逆变器实验样机具有功率器件开关损耗小、变换效率高、输出电平数易于扩展等优点,证实了所提出电路拓扑和控制策略的可行性与有效性.     

三电平逆变器电容电压柔性平衡控制策略

针对二极管箝位型三电平逆变器的电容电压平衡问题,分析了PWM载波通式中的若干自由度,提出了基于改变载波零偏的三电平逆变器电容电压控制策略,从矢量作用时间方面研究了该控制策略在典型区间内的作用原理,并将结论推广到全部区间.进一步从直流侧电容电压的波动特性和输出性能方面考虑,提出了改进的三电平柔性平衡控制策略,通过在电容电压反馈中引入低通滤波环节和在输出控制中引入电容电压前馈环节来实现.在二极管箝位型三电平逆变器实验平台上得到实验结果证明上述控制策略的有效性.