复合型级联多电平逆变器的调制方法研究

分析了复合型等电压比全桥单元级联型变换器,总结出一般的设计方法。经仿真和试验表明,在得到相同电平数输出的情况下,复合型级联多电平拓扑比传统级联型拓扑所需的全桥单元数量少。因此,采用复合型等电压比全桥单元级联型变换器可节省大量的开关器件和独立的电压源,从而简化了电路,降低了成本。此外。通过合适的调制方法,使输出电压的谐波含量远小于级联型拓扑的。     

基于混合子模块的新型模块化多电平直流融冰装置

在分析电网直流融冰和动态无功补偿功能需求的基础上,提出了桥臂采用半桥子模块和全桥子模块以组成混合子模块多电平换流器的直流融冰装置方案。为了确保直流融冰电压的连续可调,提出了每个桥臂中半桥和全桥子模块数量的具体计算方法,该方法与全桥模块化多电平换流器方案相比最多可以节省1/6的开关器件,同时,提出了混合子模块的电容电压平衡控制策略。最后通过PSCAD/EMTDC软件进行了仿真验证,证明了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性。     

软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构的对比分析

比较分析三类主要的软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构，主要工作特征及各自的优势与不足，指出大功率全桥变换器的发展趋势，介绍一种采用饱和电感与次级有源钳位相结合的FB－ZVS－PWM变换器，它能有效抑制整流管电压过冲及振荡，扩大软开关负载范围，给出了拓扑结构，次级钳位控制电路及实测波形，该拓扑已成功应用在5kW,开关频率100kHz的功率电源中。     

基于三电平子模块的倍电平复合式MMC变换器

为了降低模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的接线复杂度和通信失效故障概率,ABB提出了采用压接式IGBT串联的级联两电平CTL(cascaded two-level)变换器。由于桥臂子模块数由数百降为几十,CTL变换器输出电压电平数较少,需要在交流侧安装滤波器。为此,提出了基于三电平TL(three-level)子模块的倍电平复合式MMC变换器VLD-HMMC(voltage-level-doubler hybrid MMC)。每个桥臂有TL、半桥HB(halfbridge)子模块混合组成,且交流侧串联有一个全桥FB(full-bridge)子模块,输出电压电平数提高了1倍,从而省去了交流滤波器。各子模块具有脉冲自主触发功能且其功率开关由压接式器件串联组成,降低了桥臂子模块数,简化了控制器与主电路之间的接线复杂度,降低了通信故障的概率。单个功率开关短路故障不会影响系统正常运行,并且可避免了子模块电容的过度放电,保护电容器和功率开关,提高变换器的可靠性及故障穿越能力。所提拓扑结构实现了直流故障穿越运行,为HVDC换流站的设计提供了技术参考。     

宽范围软开关PWM全桥模块化多电平DC-DC变换器的比较分析

本文分析了2种宽范围软开关全桥(full bridge,FB)模块化多电平DC-DC变换器(modular multi-level DC-DC converters,MMDCs),并对2种MMDCs进行了比较评价。所讨论的拓扑结构具有传统FB MMDC的所有优点,初级开关上的电压应力更小,不增加初级钳位装置和模块化主结构。此外,各变换器的初级开关可以在大负载范围内获得零电压开关(zero voltage switch,ZVS)或零电流开关(zero current switch,ZCS)。根据软开关特性、电流应力、功率损耗分布等性能、元件和拓扑结构指标,对所提出的FB MMDCs进行了分析和评价。实验结果也验证了新拓扑的可行性和优越性。     

一种适用于新能源中压直流汇集的无环流零电流软开关三电平谐振式复合全桥变换器

直流变换器是中压直流（MVDC）汇集系统中的关键部分，起着升压、隔离、电能传输等功能。相比传统的中压交流汇集方案中体积巨大的变压器，中压直流方案中的变换器由于采用中高频控制可大幅减少装置体积。为适应新能源发电端口电压越来越高的发展趋势，该文提出一种无环流零电流软开关（ZCS）三电平复合全桥变换器，其由一个半桥三电平电路和全桥电路共同复用2个开关管而构成，从而所有开关管的电压应力只有输入电压一半，不仅有利于该变换器应用于高输入电压场合，同时还保留所有开关管的软开关特性且消除一次侧环流。为进一步降低所有开关管的峰值电流和辅助开关管的关断电流，又引入了LC串联谐振技术，可大幅降低辅助开关管的关断电流，从而使其开关损耗得到进一步降低。该文对变换器中关键参数进行分析设计，通过PLECS进行仿真，并制作了一台150 V/750 V/1 kW的样机进行了实验验证。     

谐振式模块化高增益升压型直流变换器北大核心CSCD

高压直流变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备之一。然而传统高压直流变换器多存在增益低、装置体积和重量大等不足。提出了一种谐振式模块化高增益升压型直流变换器(resonant modular high-gain step-up DC/DC converter,RMHGDC)拓扑,利用子模块电容与桥臂电感构成串联谐振回路,采用子模块级联结构获得更高的电压增益。在分析RMHGDC工作原理及关键参量数学关系的基础上,提出了一种高增益控制技术,实验结果验证了本文理论分析及控制的可行性和有效性。     

谐振式模块化高增益升压型直流变换器

高压直流变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备之一。然而传统高压直流变换器多存在增益低、装置体积和重量大等不足。提出了一种谐振式模块化高增益升压型直流变换器(resonant modular high-gain step-up DC/DC converter,RMHGDC)拓扑,利用子模块电容与桥臂电感构成串联谐振回路,采用子模块级联结构获得更高的电压增益。在分析RMHGDC工作原理及关键参量数学关系的基础上,提出了一种高增益控制技术,实验结果验证了本文理论分析及控制的可行性和有效性。     

基于准Z源网络的高增益模块化多电平谐振直流升压变换器EI北大核心CSCD

针对目前模块化多电平直流变换器(modular multilevel DC-DC converter,MMDC)在工程应用中轻型化、高增益等需求,该文提出一种适用于中小功率新能源接入场合和柔性直流输电系统的单向非隔离型高增益谐振MMDC拓扑及其调制与控制策略。其子模块电容和桥臂电感发生串联谐振,工作在谐振状态。所提变换器特点在于:1)由准Z源网络、上桥臂和下桥臂三部分组成,正常运行时,上、下桥臂投入子模块数恒定,以保证高压直流侧输出电压的稳定;2)结合提出的子模块交替投切调制策略,可实现子模块电容电压自均衡;3)变换器下桥臂大功率子模块可实现软开关运行,具有较小的开关损耗及电磁干扰。详细分析所提变换器的拓扑结构、工作模态、功率流动、控制和参数设计,仿真和实验结果验证所提变换器拓扑和控制算法的有效性。     

全桥三电平直流变换器的最佳开关方式

该文提出了一种新的关于直流变换器三电平拓扑变换的分析方法。应用该方法得到了零电压开关全桥三电平直流变换器，同时提出了加入箝位二极管的改进型变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现软开关等为条件寻找到的最佳开关方式，克服了传统零电压开关全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大、整流二极管存在寄生振荡等缺点，所以其变换效率更高，响应速度更快，进一步拓宽了它的应用范围。最后通过一个开关频率为50kHz、额定输入电压为600V、输出功率为2．8kW的实验样机加以验证分析结果。     

谐振型桥式模块化多电平开关电容变换器的新型控制策略研究

在提出的一款谐振型桥式模块化多电平开关电容变换器拓扑基础上,提出了移相加PWM的控制策略。该控制策略实现了变换器高频开关(MOSFET)的零电流、零电压开关,并在保证变换器较高效率运行的基础上,实现了变换器输出电压的可调性,解决了回路峰值电流过大或过小的问题。详细分析了开关电容变换器高频开关移相角与输出电压和回路峰值电流之间的关系,并通过仿真软件SABER和硬件平台对所述控制策略下的软开关、输出电压、峰值电流特性进行了验证,仿真结果与实验结果均证实了上述结论。     

280W移相全桥软开关DC/DC变换器设计

移相全桥变换器是最常用的中大功率DC/DC变换电路拓扑之一,它利用开关管的结电容和原边串联电感作为谐振元件,使开关管能进行零电压开通和关断,但传统移相全桥变换器输出整流二极管的反向恢复会引起电压振荡,二级管上存在很高的电压尖峰。280W移相全桥软开关DC/DC变换器采用了一种新的拓扑结构,在变压器原边加了2个箝位二极管,在实现开关管零电压开通和关断的同时,有效地抑制了电压振荡,消除了电压尖峰,减小了输出整流二极管的电压应力。分析了主电路的工作原理,给出了主电路参数和实验结果。     

一种适用于波浪能发电系统的新型三端口DC/DC变换器

提出了一种新型的三端口DC/DC变换器电路拓扑。在全桥变换器的基础上,增加一个变压器副边,形成三端口全桥变换器。该拓扑不仅输入电压变化范围宽,输入输出变比大,安全性高,实现了升降压变换;并且采用了软开关技术,适用于大功率场合。分析了该变换器的工作状态和开关模态,并通过Saber仿真验证了理论分析的正确性。     

基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源设计

以提高变换器电源的效率和可靠性为目标,设计了基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源。为使变换器电源具备开关管以零电压开关方式通断、开关频率恒定等理想特性,采用电压型推挽全桥逆变器,设计属于电流馈电推挽式变换拓扑结构的变换器电源装置主回路。选择DSSK60-015A全波整流二极管作为变换器电源主回路硬件;通过反馈控制电路调控电压波动时控制端流变化;根据变压器电感、匝数、线径等特性设计变压器绕制结构,完成变换器电源变压过程;设计保护电路,保证电源可靠工作。实验结果表明,所设计的变换器电源的输出电压、电流误差范围均在2%内,开关管实现了零压开通,变换器电源功率因数均保持在0.96以上,且效率高达95%。     

串联型功率解耦型无电解电容PFC电路

为了去除电解电容,提高变换器寿命,提出一种串联型功率解耦无电解电容功率因数校正(powerfactor correction,PFC)拓扑,选择单相全桥逆变电路串联在Boost型PFC电路与负载之间作为解耦电路。根据电压补偿与功率解耦的原理,针对该解耦电路提出一种电压补偿开环控制策略,该方法对负载变化不敏感,提高了系统的稳定性和可靠性,且开关器件承受较低电压值,无需电流采样环节,减小了变换器的体积和成本。为了进一步提高电路输入电流质量,提出适用于解耦电路的闭环控制策略,仿真结果表明,闭环控制较电压补偿开环控制策略,可优化输入电流质量,减少谐波污染,但是在成本与复杂程度上高于开环控制策略。最后,对提出的串联型解耦电路拓扑与电压补偿型的开环及闭环控制策略进行实验验证,实验结果证明了理论的正确性。     

低频方波输出的单级软开关DC/AC变换器的研究

本文提出了一种单级DC AC软开关变换器电路拓扑,并给出了其相应的控制方案,可作为HID灯高性能的工作电源。它结合了BUCKDC DC变换器和全桥DC AC逆变器的特点,BUCK半级工作在高频开关状态用于调节输出功率,全桥逆变器半级工作在低频条件使输出电压为低频方波,可有效克服HID灯声共振现象。详细分析了它的工作原理和软开关情况,由于实现了零电压软开关,可使开关管工作于高频状态,提高了效率。与传统两级电路相比,结构简单、所用器件少、可靠性高,可用做高强度气体放电灯电子镇流器。电路仿真和实验结果验证了该方案是可行的。     

子模块混合型MMC-HVDC直流故障穿越控制策略

半桥和全桥子模块混合型模块化多电平换流器在具备直流故障穿越能力的同时降低了开关器件的数量。介绍其拓扑结构以及子模块数量的确定方法。阐述半桥和全桥子模块阀段自身平机理和调制电压基本分配原则,并结合最近电平逼近调制提出一种半桥和全桥阀段间平衡的控制策略。分析直流故障期间换流器的等效电路,为了减少暂态期间直流故障电流对子模块电容电压平衡的影响,提出一种基于虚拟电阻的优化控制策略。整个故障穿越期间无需闭锁换流器,且还能持续保证交流系统对无功功率的需求。基于PSCAD/EMTDC,搭建两端子模块混合型模块化多电平换流器HVDC仿真模型,针对双极直流短路工况进行仿真分析,验证了所提出的控制策略的有效性。     

多输入单相MMC整流器控制方法的研究

多输入MMC整流器是一种可以连接多个交流电源的新型多端高压变换器。针对多输入单相MMC整流器的拓扑特点,提出了一种开关组独立控制方法。该方法对同一桥臂上各开关组的调制信号进行解耦,并加入电容均压和稳压控制功能,实现了每个功率子模块电容充放电的平衡,同时保证了直流侧电压稳定。最后通过仿真验证了所提控制方法的可行性。     

一端稳压一端稳流型软开关双向DC/DC变换器(Ⅰ)——电路原理和控制策略

提出了一种适合于高低压变换的软开关双向DC/DC变换器,该变换器为隔离Boost变换器和全桥变换器组合而成的电流-电压型拓扑.详细分析了能量双向流动和实现软开关的原理.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.采用一种启动电路,可抑制Boost模式启动时的冲击电流.     

移相控制全桥零电压开关变换器中的非线性现象研究

本文详细分析了移相控制全桥零电压开关变换器的电路结构及运行模式,并指出移相控制全桥零电压开关变换器与Buck变换器的拓扑等价性。既然传统的电压模式控制Buck变换器中存在分叉与混沌等非线性现象,那么移相控制全桥零电压开关变换器中也必然存在相应的各种非线性现象。仿真结果证实了这一推断。