优良综合性能的正激式高频环节交－交变换器

新颖的正激式高频环节交-交变换器,是实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器的关键技术基础,其电路结构由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,能够将一种不稳定的劣质交流电变换成另一种稳定、优质的同频交流电,具有高频电气隔离、拓扑简洁、两级功率变换(LFAC-HFAC-LFAC)、双向功率流等优点。研究了该类变换器的电路结构与拓扑、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。设计并研制成功的1kVA220V±10PHzAC/110V50HzAC正激式高频环节交-交变换器工程样机表明,该类变换器具有输出波形质量高、变换效率高、功率密度高、网侧功率因数高、负载适应和过载能力强、音频噪音低、体积重量小等优良的综合性能。     

矩阵式交-交变换器的主电路设计

矩阵变换器是一种新型交鄄交式直接变换器,其具体电路的设计仍有很多值得商榷、研究的地方。着重介绍了矩阵式交鄄交变换器的一种实现方法,分析了其主电路构成和各部分的功能,论述了输入滤波电路、箝位电路、上电辅助电路等环节的设计原则及需要考虑的问题。实验结果验证了所述设计原则的正确性。文章最后给出了矩阵变换器在硬件电路设计方面的研究动向。     

一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略

矩阵变换器由于输出电压、电流中存在的谐波成分对所带的负载有很大影响,引入电压、电流双闭环控制策略,提出一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器.该变换器包含交-直(整流)和直-交(逆变)2级电路,其直流侧不需要储能元件,整流级和逆变级采用双向开关,在一定的约束条件下可降低开关的数量.分析了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调控算法、LCL滤波器设计及其在矩阵变换器逆变级的应用等.通过Matlab/Simulink软件进行了仿真实验,结果表明,带LCL滤波器的新型矩阵变换器能有效地降低输出电压、电流谐波,并能抑制输入侧谐波对输出电压、电流的影响.     

矩阵变换器双电压合成控制策略抗电网扰动性能分析

矩阵变换器没有中间的直流环节,不同于传统的交-直-交变换器,因此输出侧波形对于输入侧电源的扰动非常敏感。文章分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,证明了在输入侧电源存在不平衡以及谐波的情况下,输出侧仍然为理想正弦波,并通过Matlab/Simulink仿真证明了该结论,而且此时电压谐波畸变率几乎没有发生变化。实验表明,矩阵变换器双电压合成控制策略具备自适应能力,对电网扰动具有抗干扰能力。     

交-交电力变换器拓扑结构综述

为了解决交-直-交型变换器和直接型矩阵式变换器中存在的开关数量多、换流过程复杂的问题,详细地介绍了一些新型矩阵式变换器电路拓扑及其工作原理和控制方式,并将其与直接型矩阵式变换器进行比较,从而得出各式新型矩阵式变换器的优缺点,为后续矩阵式变换器在电力系统的应用奠定基础。     

移相控制ZVS高频环节AC/AC变换器原理研究

高频隔离式直接AC/AC变换器具有双向功率流、网侧谐波电流小、单级功率变换、电路结构简单等优点。这里将移相控制双向DC/DC变换器的概念推广到AC/AC变换领域,提出移相控制零电压开关(ZVS)AC/AC变换器电路结构及拓扑族,分析了其工作原理,该类变换器具有容易实现开关管ZVS、动态响应快等优点,同时由于该变换器无输出滤波电感,因此不存在换流时引起的有源电压尖峰。仿真结果表明移相控制ZVS AC/AC变换器能有效抵制输入电网电压的畸交及扰动,得到稳定的输出电压以满足负载要求。     

用于电动汽车的集成双向变换器研究

针对电动汽车储能、运行以及和交、直流电网之间能量转换的关键问题,设计了一种用于电动汽车与交、直流电网之间的集成双向变换器。变换器以三相全桥电路为主体,综合利用了牵引电机绕组电感作为接入电网时的无源元件,并采用接触器进行电路结构的变换,实现了驱动、牵引电机,蓄电池组充电以及与交、直流电网之间的能量传递的功能。新型变换器较传统装置的集成度更高、体积重量更小,同时还具有很高的功率密度。最后,对新型变换器的原理样机进行了不同模式下的运行试验,试验结果验证了新型变换器的功能。     

基于虚拟同步电机控制的固态变压器对多控制类型分布式电源接入的适应性分析

固态变压器(SST)具备交直流环节,可用于实现交、直流微电网间的互联。针对交-直-交非隔离型的SST,提出引入直流下垂控制环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,使SST交直流端口具备惯性和阻尼,提升系统稳定性;建立VSM小信号模型分析直流侧电压与功率分配关系,便于实现交、直流侧互联微电网间的能量平衡,进而提出基于VSM的SST整体控制策略,在SST网侧和源荷侧变换器级联新的控制环路,实现网侧变换器快速响应及源荷侧变换器单/三相负荷、多控制类型(恒功率控制、下垂控制、虚拟同步机控制)三相分布式电源接入的需求;通过仿真分析验证所提基于VSM控制的SST对不同控制类型分布式电源的接入适应性。     

矩阵变换器空间矢量仿真研究

以矩阵变换器为研究对象,将矩阵变换器转换成虚拟的交一直一交结构,将成熟的双PWM调制算法运用到矩阵变换器,在虚拟整流侧进行输入相电流矢量调制,虚拟逆变侧进行输出线电压矢量调制,采用零矢量插在开关组合序列中间的脉冲输出模式。仿真结果验证了该脉冲输出的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

矩阵变换器双电压控制策略抗干扰性能分析

与传统的交-直-交变换器不同,矩阵变换器没有中间的直流环节,输出侧直接通过双向开关与输入侧相连,因此输出电压对于输入侧电源的扰动非常敏感.分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,输出侧仍然为理想正弦波.通过Matlab/Simulink仿真,证明了在输入侧电源存在三相不平衡以及谐波等扰动情况下,输出电流波形仍然为理想的正弦波且电流谐波畸变率没有发生大的变化.仿真和推导表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有抗干扰能力.     

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.     

矩阵变换器的几项关键技术

具有矩阵型的电路拓扑结构的矩阵变换器以其输出频率调节范围大，输出电压与输入功率因数可调而成为交－交变频器的新的研究热点。本文在矩阵变换器的几个关键技术作一介绍。主要包括主回路的拓扑结构，开关器件、开关器件、调制策略，保护电路以及研究现状和发展趋势。     

基于矩阵式变换器的异步电机电流滞环跟踪矢量控制

采用混合控制策略将矩阵式变换器用于驱动和控制异步电机。将矩阵式变换器等效为虚拟交-直-交变换,对其虚拟整流侧采用空间矢量调制方法,对其虚拟逆变侧则采用电流滞环跟踪矢量调制,最后通过开关译码得到矩阵变换器的9个开关管的控制信号。仿真结果验证了控制方法的可行性和有效性:调速系统具有较好的动态特性,电网输入端功率因数为1。     

一种矩阵变换器及其应用仿真研究

介绍了一种矩阵变换器在两相电动机变频调速中的应用原理,给出了矩阵变换器主电路拓扑结构图与变频控制系统的模型图。通过仿真结果表明,这种交一交变换器具有输出频率连续可调,输出电压波形存在畸变,但在一定范围内连续可调,输入输出电流较接近正弦波等优点,有相当的实用意义。     

耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器

为了提高DC-DC变换器电压增益,将Boost变换器与Sepic变换器进行有机结合,提出一种耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器。该变换器把传统Boost-Sepic电路中的电感换成耦合电感一次侧,耦合电感二次侧和2个倍压单元结合变成桥式倍压单元加入传统Boost-Sepic电路中,以此实现变换器的高增益并降低开关管的电压应力。通过理论分析和实验验证表明：该变换器使得电压增益升高,降低开关管的电压应力实现开关管的零电压开通,又减轻了二极管的反向恢复问题。     

光伏发电用高增益DC/DC变换器的设计

提出了一种光伏发电用新型高增益DC/DC变换器,将三相变压器的概念应用于该变换器中,通过变压器不同的组合变换,得到最优的高电压增益联接方式。该变换器由三相桥式逆变电路、3个高频变压器和三相桥式整流电路组成,其中变压器一次侧三角型联接,二次侧星型联接。同时,一次侧桥式电路与二次侧三相整流二极管可实现三相交错并联的效果,减小输入电流及输出电流纹波,并使功率器件热分布均衡,提高变换器的可靠性。     

双向交-直-直PWM变换器无缝开关转换控制技术研究

为了实现电能的交、直流无缝转换,采用了一种双向交-直-直变换器拓扑结构.该变换器有两种工作状态:交流发电工况和直流发电工况,两种工作状态的转换可以依供电需求手动和自动完成.在简要分析两种工作状态的基本原理后,分别建立其在时域下的数学模型.为了克服直流发电工况时交流侧LCL滤波电路固有振荡及交流发电工况时交流负载不平衡的问题,分别采用虚拟电阻及正、负序分量同步控制策略.同时针对直流侧三重化斩波三相电流环流问题,确立采用动态电流均流的控制策略.实验结果证明了该控制策略的正确性及优越性.     

一种隔离型双向DC-DC变换器拓扑与工作模式分析

本文提出了一种新型的隔离型双向DC-DC变换器拓扑，具有简单对称的电路形式。高频变压器将变换器输入侧和输出侧之间隔离，变换器的每一侧由一个半桥电路与一个电感构成，它可以看成一个同时具有半桥特点和升压或降压变换器特点的混合电路。该变换器拓扑可有多种运行方式，本文对电路工作原理进行了简要介绍。对PWM控制和移相控制两种工作模式进行了阐述，并对移相控制下的软开关特点进行了分析。研制了实验样机，并进行了实验研究。实验结果证实了理论分析的正确性。     

交直交矩阵变换器及其仿真研究

传统矩阵变换器(CMC)有许多优良的性能,然而由于控制策略复杂而带来的换流问题,使CMC至今还没有应用于工业领域。本文提出了18开关交直交矩阵变换器(AC-DC-AC MC)的拓扑电路,它不但具有与CMC相同的性能,还能够克服CMC的不足之处。结合输入侧零电流换流策略,采用PWM整流控制和SVPWM逆变控制完全解决了换流问题,得到了很好的输入输出波形。仿真实验结果证实了理论的正确性。     

交-交直接变频矩阵变换器的研究与设计

作为一种新型的交-交直接变换器,矩阵变换器在交流传动领域获得了越来越广泛的应用。对矩阵变换器的空间矢量调制法以及半自然两步换流技术进行了分析及阐述,同时研制了一套矩阵变换器样机。样机控制系统以数字信号处理器TMS320LF2407A和复杂可编程逻辑控制器件EPM1270为核心,主电路采用绝缘门双极晶体管(IGBT)搭建。仿真和试验结果证明了理论的正确性。