基于谐波状态空间的变换器建模方法

谐波状态空间(HSS)建模因其强大的谐波分析能力越来越受到关注,但由于其复杂的建模过程及庞大的模型尺寸限制了其在电力电子系统中的应用.以基于正弦脉宽调制的三相电压源型变换器为例说明了一种便于使用的方法来获得电力系统开环大信号HSS模型.基于三相平衡关系提出了在保持与原模型同样的结构和变量、不影响HSS建模精度的条件下减...     

DC/DC变换器稳态运行谐波状态空间模型

针对传统的状态空间平均法在建模中损失纹波信息的缺陷,基于线性时间周期理论和谐波线性化理论,采用傅里叶分解法,建立DC/DC变换器稳态运行下的谐波状态空间模型,绘制DC/DC变换器的谐波等效电路,从频域角度描述拓扑电流和电压的映射过程;在输入侧加入小扰动,建立DC/DC变换器的谐波状态空间小扰动描述矩阵,对稳态谐波和扰动间谐波进行分析。仿真与实验结果表明,基于谐波状态空间的DC/DC电路建模方法具有极高的精确性,在未来多变流器的配网场景谐波分析中具有一定的工程运用价值。     

中压应用场景下模块化多电平换流器直流侧谐波等值电路建模研究

本文首先建立了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的时域平均模型.接着,为获取中压应用场景下MMC平均开关函数的谐波特性,建立了平均开关函数的动态相量模型.基于MMC的时域平均模型和平均开关函数动态相量模型,推导得到MMC的直流侧谐波等值电路.等值电路由直流侧等效谐波电流源和等效谐波阻抗组成,其中等效谐波电流源不仅能反映MMC交流侧谐波电流对直流侧谐波电流的传递作用,还能反映直流侧特征谐波电流特性.最后,基于Matlab/Simulink仿真模型验证了MMC直流侧等值电路的正确性.     

变压器励磁支路谐波的诺顿等值电路

1.引言在电力系统的稳态分析中,通常不考虑变压器的励磁电流,甚至在谐波的深入研究中所采用的变压器模型也不例外。虽然变压器励磁电流相对较小,但却含有很大的谐波成分。因此,它们在谐波分析中可能是重要的,因规程所允许的每     

直流配电网的谐波状态空间建模与分析

这里提出一种直流配电网的谐波状态空间建模方法。针对谐波模型在分析复杂系统时,难以写出状态空间方程的问题,首先建立了单向直流变换器、双向直流变换器和电压源型变换器(VSC)的稳态谐波模型,然后推导出各种电力电子装置的二端口式谐波等值电路,进而得到整个系统的谐波模型。在此基础上,对系统中的电压、电流进行频域分析,得出系统电压、电流谐波耦合导纳图。最后,仿真与实验验证了该方法的正确性和有效性。     

基于平均法的DC/DC变换器建模综述

平均法是DC/DC变换器建模理论中有重要实用价值的建模方法,对其进行总结评述有助于对DC/DC变换器进行更深入的研究.把DC/DC变换器本来在1个周期有2个或3个不同电路拓扑的电路,在某种意义下平均为连续工作的一个电路拓扑,将时变电路变为非时变电路,在小信号的情况下线性化,通过求解微分方程式或进行域S分析,得到其稳态和...     

基于HSS的三相VSC频率耦合导纳建模与谐波特性分析

针对非线性并网变流器系统中,因频率耦合现象产生的不期望谐波给电力系统带来的不可预测的稳定性问题.由于传统的LTI模型难以分析频率耦合现象,因此文章采用基于线性时间周期理论的谐波状态空间建模方法对三相电压源型变流器建模.所提模型考虑了输入信号的多频率响应特性,可深入分析各频次谐波间的交互关系.推导了三相VSC系统的谐波传...     

基于广义状态空间建模的串联谐振DC/DC变换器主动软开关控制策略

基于广义状态空间平均法,利用脉冲频率调制-脉冲宽度调制(pulsefrequencymodulation-pulsewidth modulation,PFM+PWM)调制提供的双自由度提出一种可以同时调节输出电压以及实现开关器件主动软开关的控制策略,可以根据器件主体损耗情况“主动”切换软开关模式,兼顾整体效率提升与负载调节范围的扩展。分析全桥型串联谐振直流变换器工作频率高于谐振频率时的3种运行模式,并通过谐振腔参数设计避免特殊断续电流模式的发生;通过广义状态空间平均法建立包含调制环节在内的系统基波截断小信号模型,其数值扫频结果与物理模型展现出极高的精确度,并能精确反映拍频极点;定义反映多输入多输出系统能控程度的灵敏度矩阵,依据此设计实现输出电压调节及主动软开关的双链路线性控制策略。MATLAB/Simulink仿真及样机实验验证表明,所提控制相比传统脉冲频率调制具备更高的整体效率以及更宽的负载调节范围。     

DC/DC变换器小信号建模与补偿网络设计

DC/DC变换器小信号建模是研究和分析其稳定性和瞬态响应的主要手段之一.针对单端正激变换器在一个周期内开关管导通和关断两种工作状态,建立了连续工作模式下的平均状态方程;建立小信号模型设计并仿真控制环路的幅频特性和相频特性;优化设计DC/DC变换器控制环路的补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应,最后通过仿真和实验进行了验证.     

三相高频AC/DC/DC变换器的宽频等效建模方法

光伏逆变器、充电桩、储能变流器和风电变流器等常见电力电子设备都属于三相高频AC/DC/DC变换器,其应用范围非常广泛,涵盖了工业和民用领域.由于三相高频变换器快速的开断能力,其产生的高频谐波分量不可忽略.传统的开关模型解析困难、平均模型忽略了高频分量,二者在分析高频谐波上存在不足.基于此,提出一种三相高频AC/DC/D...     

基于离散域采样数据模型的DC/DC变换器等效电路

提出了一种针对数字控制变换器的大信号模型精确建模方法。通过深入分析在不同调制方式下变换器的采样数据模型,提出了基于离散域采样数据模型的等效电路推导方法;同时,给出了等效性判别准则,该准则可用于判别所建立模型的精确性。以采用不同调制方式的同步Boost变换器作为研究算例,通过分析所得采样等效电路模型,成功解释了不同调制方式下变换器稳定性不同的根源,所得理论分析结果和仿真结果保持一致。     

基于谐波状态空间建模的变换器交直流谐波耦合特性分析

基于谐波状态空间(HSS)理论对变换器进行建模,深入分析了变换器交直流谐波耦合特性。首先,通过数学推导,采用HSS理论对三相AC/DC变换器拓扑进行建模。HSS模型将交直流侧的各次谐波包括在内,反映了各频次谐波变量的作用关系。其次,通过该模型推导变换器的谐波传递函数,建立耦合阻抗图,分析交直流谐波耦合特性。该模型根据微电网中常用的电压源型三相AC/DC变换器建立,给出了变换器交直流谐波耦合阻抗的全局关系,可探究变换器两侧各个频次的谐波特性,并用于变换器并联、级联等结构的谐波分析。最后,在PLECS平台中搭建电压源型三相AC/DC变换器模型,与HSS模型计算结果进行对比,并通过实验验证了所提模型与谐波耦合特性分析的准确性。     

一种可用于直流变压器的多谐振变换器等效建模及分析方法

针对直流变压器对效率和功率密度越来越高的发展需求,大功率谐振变换类拓扑被广泛关注,然而其分析方法特别是针对多谐振变换拓扑的分析方法目前有待进一步研究。文中提出了一种针对于双变压器谐振拓扑的等效建模及分析方法。基于该等效分析方法对CLTC变换器进行简化和增益特性分析,在此基础上,改进并优化获得了一种新型谐振式DC-DC变换器拓扑。该转换器保证高效率和软开关特性的同时进一步优化了变换器增益特性,具有在较窄的频率范围内实现更宽范围电压调节的能力。最后,建立了一台2.5 kW的样机对理论分析进行了验证,样机最高效率为97%。     

数字控制级联式双向DC／DC变换器的研究

对由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器的原理进行了分析,并研究了一种适用于Boost变换器的无源软开关电路。在数字控制的硬件平台之上,提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换。最后给出了实验波形,从而对理论分析进行了验证。     

基于开关等效模型的全桥ZVS PWM DC—DC变换器的小信号建模

结合全桥ZVS DC—DC变换器的软开关工作特点，利用PWM开关等效模型，推导出了全桥ZVS DC-DC变换器的小信号模型。应用这种小信号模型，依据变换器动态性能指标，可以正确设计全桥变换器各元件的参数，使这种软开关变换器的性能得到进一步提高。通过对小信号传递函数的幅一频及相一频特性的分析，证明了这种模型具有物理意义清晰、计算简单等优点。     

基于等效电路法的高频继电器建模与研究

通过经典传输线理论及部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)方法,对高频继电器常闭型信号传输路径的分布电容、电感、电阻等参数进行提取,建立信号传输路径的等效电路模型。对其进行仿真分析得到继电器射频(radio frequency,RF)性能曲线,并讨论了影响继电器插入损耗、电压驻波比及隔离度的主要因素。高频继电器RF性能的实验测试结果与等效电路模型仿真结果符合较好,表明了所建立等效电路模型的正确性。     

隔离式DC/DC变换器的建模与控制

根据隔离式DC/DC变换器的基本原理,在低频、小信号、小纹波3个假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了正激直流变换器的小信号数学模型,采用超前-滞后校正装置对系统进行了串联校正,并利用Matlab软件进行校正辅助分析。在此基础上组建了电压型闭环自动控制系统,实验结果表明系统具有良好的动静态性能,验证了该数学模型的正确性以及控制策略的合理性。