一种基于Boost电路的新型矩阵变换器及其谐波分析

在交-直-交矩阵变换器的中间直流环节上串联-工作在高频脉冲状态下的Boost升压电路,形成了一种基于Boost电路的交-直-交矩阵变换器Boost MC(boost matrix converter).利用其在高频脉冲状态的升压能力,达到提高矩阵变换器的电压传输比的目的.推导了相关的数学模型,讨论了Boost电路的不连续导通(DCM)工作模式,分析了电路拓扑结构,重点讨论了Boost MC的升压原理并对输入电流和输出电压进行了谐波分析.仿真试验结果验证了该方案的有效性和正确性,电压传输比可达到1.0以上,输出电压波形非常接近正弦波,谐波含量增加不多,且主要为开关频率附近的高次谐波.     

基于Boost电路的矩阵变换器特性研究

此处提出了一种内嵌式Boost电路的超稀疏矩阵变换器(USMC)拓扑结构,用于解决USMC电压传输比较低的问题。这种内嵌式Boost电路的工作原理在于在USMC的直流环节增加Boost电路,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,推导出新型USMC拓扑结构的电压传输比及输出功率因数范围。相比于普通USMC拓扑结构,能够提高直流环节的输出电压,使逆变级输出更高的线电压,从而拓宽输出电压传输比范围,而且能降低输出电流的谐波畸变率。最后通过仿真和实验结果验证了该理论的正确性和可行性。     

Boost矩阵变换器的离散滑模控制策略

针对目前矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷,在对拓扑结构的基本构成及其工作原理分析基础上,提出一种新型的称为Boost矩阵变换器的电路拓扑结构.推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了所采用的离散滑模控制策略的设计方法,并通过仿真对其有效性和可行性进行了验证.结果表明,该拓扑结构能实现输出电压和频率在一定范围内的任意调节,其电压传输比既可大于1,也可小于1,且直接输出高品质的正弦波而无需滤波环节,从而有效解决了传统矩阵变换器电压传输比低的难题.     

一种新型Boost变换器

将串并联二极管电容网络与传统Boost升压电路相结合,提出一种新型的Boost电路.与传统的Boost电路以及其他类型的升压电路相比较,新型电路具有较明显的优势,在不提高对器件要求的同时,有效地提高了升压比,可实现更大的功率变换,在同样的电压变比条件下,有更高的效率.分析了新型Boost电路的工作原理,并进行了实验验证.实验表明,该新型Boost变换器结构简单,性能优良,具有实用价值.     

一种新型的高升压Boost变换器研究

由于清洁能源的广泛应用,电力电子变换器成为了研究的热点.将高升压比的Boost变换器用于清洁能源发电系统中,需要考虑变换器的升压能力和效率.针对传统变换器的缺点,提出了一种新型的高升压Boost变换器,根据其拓扑结构建立了等效的平均数学模型,推导出了该变换器升压比的计算公式.最后在MATLAB下搭建了仿真电路对所提出的变换器进行验证.理论分析和仿真结果表明了所提出的Boost变换器相比于传统Boost变换器具有高升压、开关器件电压应力低和转换效率高的优点.     

新型双输入Boost变换器

针对传统的多输入变换器(MIC)具有电路结构复杂、电压增益低或开关器件电压应力高的问题,提出了一种新型双输入Boost变换器拓扑结构.该拓扑由2个完全一致的基本Boost变换器子拓扑构成,每个基本Boost变换器的功率开关管分别并联一个功率二极管,在单输入状态时一个始终导通.另一个始终关断;在双输入状态时,2个功率二极管全部关断.分析了2种输入状态下的工作原理及各个阶段的工作模态,结果表明该变换器适合工作在双输入状态,且在此状态时可以实现2种不同性质的电源输入,具有电压增益高、开关器件电压应力低等优点.研制了一台输出功率为240 W的双输入Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

谐波注入法矩阵变换器电压传输特性研究

矩阵变换器至今还停留在实验研制阶段的主要原因之一是其电压传输比低,因此提高矩阵变换器电压传输比具有较大的现实意义.提出了一种基于谐波注入法的矩阵变换器控制策略,并对其电压传输特性进行了研究.利用MATLAB对该控制策略进行了仿真及样机实验.实验结果验证了该方法的可行性和有效性,并为矩阵变换器的进一步研究和应用提供了理论依据.     

基于Zeta电路的高电压传输比矩阵变换器研究

针对传统矩阵变换器电压传输比低这一问题,提出了一种高电压传输比Zeta交一直一交矩阵变换器的电路拓扑结构.介绍了该拓扑结构的基本构成和工作原理,分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了双闭环控制策略的基本思想,最后通过仿真和样机试验证明了该电路的可行性和有效性.该电路的电压传输比可达1.0,甚至更高,这就突破了传统的矩阵变换器电压传输比最大为0.866的限制,且输出电压波形的失真度很小,因此具有很好的研究意义和应用价值.     

基于改善电压传输比的矩阵变换器研究

矩阵变换器具有自身的一系列优点,必定会在各行业得到广泛应用.因此,矩阵变换器的研究愈来愈成为热点.首先简单介绍了矩阵变换器的优、缺点,然后分两种情况详细介绍了矩阵变换器电压传输比的国外研究状况.第一种是电压传输比在0.866以下的研究状况;第二种是电压传输比在0.866以上的研究状况,并对电压传输比从变流技术的角度进行了推导,揭示了电压传输比与控制角的内在联系.对国内情况也作了简单的回顾.     

混合式双级矩阵变换器的改进与优化

为了解决混合式双级矩阵变换器拓扑结构与控制策略复杂且直流母线电压波动较大的问题,提出一种改进的直流母线环节升压电路拓扑和带补偿环节的空间矢量脉宽调制策略。改进后的直流环节用常见的直流升压电路取代了原有较复杂的拓扑结构,从而简化了该变换器的控制策略;补偿环节根据直流母线电压波动实时调整逆变级调制系数,补偿电压波动,以期改善输出波形质量。通过Matlab/Simulink建立系统仿真模型,验证了改进混合式双级矩阵变换器理论的正确性以及补偿算法的有效性。     

Study on Improving Precision of Analysis of Boost Ratio and Power Efficiency of Tapped‐Inductor DC–DC Converter Circuit

Analysis precision of boost ratio and power efficiency in boost DC–DC converter circuit is improved by proposing adaptive equivalent circuit of output diode of the circuit. In experiment, boost ratio and power efficiency in high boost ratio circuit were 9.89% and 76.5% respectively with its load resistance of 20 Ω driven by output voltage 10 V. In experimental results, error in theoretical values of boost ratio compared with the measured values of that was reduced to ?3.79% from 57.5% in the conventional circuit. In a tapped‐inductor high boost ratio circuit, error in theoretical values of boost ratio was reduced to 3.54% from 31.8%. Error in theoretical values of power efficiency with the measured values of that was reduced to 5.51% from 33.2% in the conventional circuit. In a high boost ratio circuit, error in theoretical values of power efficiency was reduced to ?3.32% from 17.3%. Power loss of every element in boost DC–DC converter circuits was analyzed with high precision by analysis of inductance current waveforms in those circuits. Error in theoretical values of power loss compared with measured values was reduced to equal or less than 5%.     

一种新型变换器式取能电路

电流互感器取能技术是解决高压输电线路实时监测设备供能的较好方式,但其存在热耗大、整流后电压变化范围大的问题。为此文中提出一种新型变换器式取能电路,采用取能线圈和辅助线圈2个绕组,利用磁链守恒和开关电源的脉宽工作特性,使取能绕组整流后的电压受闭环控制得到稳压。该取能电路设计简单、取能绕组输出功率大、整体效率高。文中对取能电路的原理进行了分析,给出磁感应强度、电流、绕组匝数的计算公式,对电路进行了仿真,并通过一个2.5W的原理样机进行了实验验证。     

矩阵变换器的过调制策略

将矩阵变换器等效成虚拟的整流器和虚拟的逆变器,再将两者结合完成对矩阵变换器的电压调制。在虚拟逆变级采用过调制策略可提高矩阵变换器的电压传输比。对在虚拟逆变级采用的双模过调制模式I、模式Ⅱ过调制策略、单模过调制策略、基于极限轨迹法的过调制策略、基于人工神经网络的过调制策略加以总结,并分析出各自的优点及缺点。针对不同矩阵变换器的系统要求,采用不同的过调制方法。     

一种开关电感型准开关升压变换器

提出了一种开关电感型有源阻抗变换器,并对该变换器工作原理和连续导通工作模式的边界条件进行了探究;对变换器的各元器件进行了电压电流应力计算和参数设计。结果表明,该变换器具有电压增益高、电感电流应力低、元器件总体数量少等特点。利用状态空间平均法建立了变换器的小信号动态模型,证明了该变换器的稳定性。仿真和实验证明了该变换器的有效性。     

非隔离新型高增益DC-DC升压变换器

针对光伏发电系统中光伏电池板输出电压低,而要求其并网逆变器前端直流母线输入电压高的特点,提出了一种非隔离型高增益DC-DC升压变换器。对其工作原理和性能特点进行了详细的理论分析。并制作了一台输出功率为200 W的实验样机,实验结果表明该变换器具有如下特点:在相同占空比的条件下,变换器具有2倍于传统Boost拓扑结构的电压增益;变换器中两有源开关管的电压应力为传统Boost电路中有源开关管电压应力的一半;变换器中两电感电流一直相等而无需任何均流控制,外加两有源开关管采用同步控制,控制策略简单。