基于FPGA的单向高频链逆变器设计

针对小功率应用场合,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)单向高频链(High Frequency Link,简称HFL)逆变器的设计.设计中采用了DC/DC和DC/AC两级变换形式;控制电路利用了FPGA的强大编程能力和控制能力,使得系统的更新非常灵活,能满足各种情况下的应用.通过仿真和实验结果验证了设计的正确性.     

Digital Control Technologies for DC/DC Switching Converters

An overview of recent advances in digital control of low-to medium-power DC/DC switching converters is presented.Traditionally,analog electronics methods have dominated in controlling such DC/DC converters.However,with the steadily decreasing cost of ICs, the feasibility of digitally controlled DC/DC switching converters has increased sig-nificantly.This paper oudines a sample of digital solutions for DC/DC switching converters to enhance the performance of DC/DC switching converters.Furthermore,latest research activities pertaining to applications for steady-state and dy-namic performance improvement,such as efficiency optimization,controller auto tuning,and capacitor charge balance control, is discussed.These applications demonstrate the significant advantages and potentials of digital control.     

光伏直流汇集关键电力电子设备技术现状分析

光伏直流汇集与交流汇集相比,发电效率高,所需变流器级数少,且输电过程损耗小,输电容量大。但直流汇集的升压技术以及工程应用不及交流汇集成熟。通过分析光伏直流汇集所需的高升压比DC/DC变换器的拓扑结构,高频变压器的容量与工作频率,直流断路器的电压、电流及关断时间,分析了光伏直流汇集的工程应用可行性。     

广州换流站直流电源系统的改造设计与实施

广州换流站原来以相控整流装置为核心的直流电源系统存在设备陈旧,难以提供合格、可靠的直流电源,且不能对蓄电池进行自动监视、维护,不能实现数字化的集中监视和控制等问题。文章分析、比较了直流电源系统中应用的相控整流装置和高频开关装置的优缺点;结合高频开关电源装置应用,设计了能实现集中监控的换流站直流电源系统并予实施。实践表明,该系统各项运行指标优越,维护工作量少,实现了直流电源系统的数字化监视、控制。     

输入电压前馈Buck变换器的研究

基于数字应用的灵活性,提出数字比例前馈控制(Digital Proportional Feed Forward,简称DPFF)的DC/DC变换器数宁控制技术.对采用该控制方法的变换器的稳态误差、瞬态响应和控制算法的复杂性进行了分析.与比例控制(P控制)、比例积分控制(PI控制)和前馈控制(Feed Forward Control,简称FF控制)相比,DPFF具有控制简单,无稳态误差,对于参考阶跃响应有更好的暂态响应性能等优点,而且暂态性能比传统的PI控制变换器更好.基于FPGA的实验电路验证了理论分析和仿真的结论.     

基于FPGA的DC/DC开关变换器的数字控制器

在DC/DC开关变换器的数字控制器设计中,数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)是两种主要的数字器件.在此,结合实际的数字控制DC/DC开关变换器,研究了在FPGA平台上实现DC/DC开关变换器的数字控制器,同时介绍了数字控制器中使用的各功能模块及其整个系统的时序.实验系统的测试结果证明了将FPGA用于DC/DC开关变换器的数字控制器是可行的.     

数字电源及其典型器件（三）——Digital-DC^TM控制器和转换器

Digital-DC^TM数字电源DC／DC控制器和DC／DC转换器是利用Digital-DC^TM技术生产的系列器件。介绍了典型数字DC／DC控制器和转换器的基本结构、功能、特点及应用。     

高频谐波扰动下直流电网阻抗模型特征分析

直流配电网故障发展迅速且无固定频率的故障特征分量,因此,其故障特征的准确解析有重要的研究意义。从直流故障状态下系统阻抗特性分析出发,重点研究各类直流换流器的频率-阻抗响应。基于DC/DC变换器和模块化多电平换流器谐波通路,根据元件参数特性进行合理等效与简化,建立了上述变换器的高频阻抗模型。所述模型不受换流器控制策略影响,能够精确反映各类换流器的高频阻抗特性。     

High-frequency series-resonant DC link power conversion

An AC/AC conversion scheme that eliminates the need for self-commutated devices and requires only 12 thyristors for full double bridge AC-to-AC power conversion is presented. The system utilizes a series-resonant DC link between the AC/DC and DC/AC converters. This series-resonant scheme is, in effect, the dual of the parallel DC resonant converter. The DC resonant circuit can be essentially considered as a commutating circuit that ensures turnoff of all 12 thyristors by providing the necessary zero-current instants. A significantly improved sinusoidal current waveform can be obtained at both the input and outputs, compared with conventional high-power converters by the use high-frequency pulse density modulation     

基于故障高频电压稀疏量测的直流配电网双极短路故障定位

直流配电网分支密集,支持数据高速通信的测点相对较少,同时故障特性受配电网中电力电子设备控制策略的影响较大,导致传统配电网的故障定位方法难以适用于直流配电网。基于此,文中提出一种适用于直流配电网的双极短路故障定位新算法。基于暂态高频电流回路构建了不受控制策略影响的模块化多电平换流器和DC/DC换流器高频阻抗等值模型,然后,利用小波变换提取稀疏测点处的暂态高频电压形成节点高频电压方程。最后,将节点高频电压方程与基于贝叶斯算法的压缩感知理论相结合,求解节点高频电流稀疏向量,实现基于稀疏量测的准确故障定位。所提算法对测点数量要求低,同时不受换流器控制策略的影响,无需数据严格同步测量,理论上不受过渡电阻和负荷变化的影响。在PSCAD中搭建32节点直流配电网的仿真模型,测试数据验证了所提算法的定位效果。     

A multi-terminal HVDC transmission system for offshore wind farms with induction generators

Voltage source converter, multi-terminal HVDC transmission (MTDC) for the connection of large offshore wind farms to the terrestrial grid is investigated. Induction generators without the need of wind turbine converters are installed in the wind farms due to the supports from the voltage source converters of the HVDC. A control system is designed which incorporates the voltage–current characteristics of the voltage source converters and the power reduction from the wind turbines during a fault. During normal operation, grid side converters control the DC voltage and coordinate the power sharing to the terrestrial grids. During abnormal operation, wind farm side converters take over the DC voltage control and coordinate the power reduction between wind farms. The control system removes the requirement for fast communication between the converters and achieves automatic coordination. The dynamic performance of a MTDC with the control system is tested through simulations using PSCAD/EMTDC.     

基于N-1规则的多端柔性直流输电系统联合控制策略

在多端柔性直流(voltage source converter based multi-terminal DC,VSC-MTDC)输电系统安全运行时,该系统必须满足N-1法则,即当该系统任何一个换流站由于故障或者检修退出运行时,剩余系统具备功率调节能力,能够恢复功率平衡,保持系统稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压尽可能地稳定在原有水平,提出了一种考虑到VSC-MTDC中任一换流站退出运行时的联合控制策略。该策略结合了VSC-MTDC系统主从控制与下垂控制的优点,令VSC-MTDC系统中容量最大的换流站为定直流电压控制,其余换流站为直流电压-有功功率下垂控制,并设置定直流电压控制换流站参与功率调节的优先级高于其余换流站,仅当定直流电压控制换流站传输功率达到上限时其余换流站才参与功率的调节。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了VSC-MTDC的仿真模型,对所提出的联合控制策略在N-1故障条件下进行仿真验证。仿真结果表明:所提联合控制策略在换流站退出运行时有效保证了直流电压的稳定以及系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC的运行稳定性。     

一种用于三相逆变器的新型数字单周期区间控制研究

单周期控制由于具有控制简单、开关频率恒定和响应速度快等优点,在功率变换器中获得广泛应用。但传统单周期控制直流电压利用率不高,只有0.866。本文介绍一种用于三相逆变器的新型数字单周期区间控制,将直流电压利用率提高到1,同时也降低了开关损耗。文中给出数字控制方案的实现,搭建一台1kW实验平台,实验结果验证了方案的可行性。     

DC/DC变换器混合逻辑动态建模与约束优化控制策略

针对电力电子电路DC/DC(直流-直流)变换器同时存在着连续动态和离散切换两种不同类型的的混杂特性,引入N步建模方法,推导出DC/DC变换器的混合逻辑动态模型,用来描述变换器的动态特性、切换规律和系统中的约束关系.在此基础上,考虑控制输入约束和系统状态约束,应用混合整数模型预测控制方法,建立以脉冲宽度调制(PWM)为控制方式的DC/DC变换器状态反馈最优控制系统.数值仿真结果表明:DC/DC变换器基于混合逻辑动态建模的可行性,及在此基础上设计的优化控制系统具有良好的动态特性,并能满足系统的约束限制.     

软开关技术及应用实例(续2)

本文侧重对零电流开关(ZCS)脉冲调宽变换器、零电压开关(ZVS)脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC/DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC/DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。     

交直流混合微网中多台双向换流器的分散协调控制方法

交直流混合微网综合了交流微网和直流微网的优势,为高密度分布式能源接入配电网提供了新的有效途径。交直流混合微网中交直潮流断面由多台AC/DC双向换流器构成,在维持交流区和直流区的功率动态平衡、交流侧频率和直流侧电压恒定等方面起着关键作用。针对多台AC/DC双向换流器的并联运行,基于变步长自适应逆控制理论,提出了一种多台AC/DC双向换流器的分散协调控制方法。该方法兼具了下垂控制与自适应逆控制的优势,既可以使各双向换流器按照额定容量进行有功功率的协调分配,又可以实现对直流母线电压或交流区频率的零误差调节,并获得相较于自适应逆控制更优的动态响应。最后,结合国内首个商业化运营的交直流混合微网示范工程进行仿真实验,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于分裂电容的超级电容器储能系统研究

针对超级电容器在电力系统的应用,综合分析储能控制器的典型拓扑结构及其特点,采用双向DC/DC变换器作为超级电容器组的升压稳压环节,以解决超级电容器端电压随储能状态大范围变化的问题,提高其的容量利用率;并将两组双向DC/DC变换器串联,以控制逆变环节直流母线的分裂电容电压.同时,引入带重复控制的双闭环控制方法,以提高超级...     

软开关技术及应用实例（续3）

本文侧重对零电流开关（ZCS）脉冲调宽变换器、零电压开关（ZVS）脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC／DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC／DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。     

Energy Factor and Mathematical Modeling for Power DC／DC Converters

Mathematical modelling for power DC/DC converters is a historical problem accompanying DC/DC conversion technology since 1940‘s. The traditional mathematical modelling is not available for complex structure converters since the differential equation order increases very high. We have to search other way to establish mathematical modelling for power DC/DC converters. We have theoretically defined a new concept - Energy Factor (EF) in this paper and researched the relations between EF and the mathematical modelling for power DC/DC converters. EF is a new concept in power DC/DC conversion technology, which thoroughly differs from the traditional concepts such as power factor (PF), power transfer efficiency (η), total harmonic distortion (THD) and ripple factor (RF). EF and the subsequential EFV (and EFVD ) can illustrate the system stability, reference response and interference recovery. This investigation is very helpful for system design and DC/DC converters characteristics foreseeing. Two DC/DC converters: Buck converter and Super-Lift Luo-Converter.as the samples are analysed in this paper to demonstrate the applications of EF, EFV (and EFVD ), PE,SE, VE (and VED ), time constant τ and damping time constant τd.     

软开关技术及应用实例

本文侧重对零电流开关(ZCS)脉冲调宽变换器、零电压开关(ZVS)脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC/DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC/DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。