一种新型高增益Quasi-Z源逆变器

为了解决传统Z源逆变器的升压能力不足,提出一种新型高增益Quasi-Z源逆变器。该新型拓扑结构将传统Quasi-Z源逆变器的两个电感用升压单元和改进型开关电感替换得以实现。在Matlab/Simulink下对该新型拓扑结构和传统Quasi-Z源拓扑结构的直流链电压、电容电压和负载电压进行仿真分析对比。结果显示,相比于传统的Quasi-Z源逆变器,该新型拓扑结构性能有了大幅度改善,提高了升压能力,使其可以有更加广泛的应用场合,有效抑制了启动冲击电流,从而避免了启动瞬间逆变器开关器件的损坏。     

具有电压尖峰抑制能力的高增益Y源逆变器

针对传统Y源逆变器器件电压、电流应力过高,产生直流链电压尖峰的问题,提出了一种新型Y源逆变器。逆变器的新型Y源结构可有效减小器件电压、电流应力,附加的L、C、D缓冲电路既能提升电压增益,还可有效抑制直流链电压尖峰。分析了改进型Y源逆变器直流母线电压尖峰产生的原因、新型Y源逆变器电压尖峰抑制的原理,并由数学推导证实了新型Y源逆变器存在抑制电压尖峰的工作过程。在器件应力方面将新型Y源逆变器与改进型Y源逆变器的进行对比,证明了新型Y源逆变器的稳态性能。最后,搭建了新型Y源逆变器与改进型Y源逆变器的实验样机,实验所得数据与理论分析相符,证明了理论分析的正确性和新型逆变器的可行性。     

无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器

为提高单相全桥逆变器的转换效率,提出了一种无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器拓扑结构,通过在逆变器桥臂上增加辅助谐振电路,实现了开关器件的软开关动作.辅助谐振电路中无辅助开关器件,只含有电感、电容和二极管等少量无源器件,这有利于降低辅助电路的成本,而且不会使逆变器的控制策略复杂化.此外,在逆变器处于死区状态时,负载电流能通过辅助谐振电路续流,可以改善逆变器输出电流波形的畸变率,减小了死区的不利影响.文中详细分析了电路的工作过程,在功率为4kW的单相实验样机上进行了实验验证,获得的实验结果表明在轻载和满载时逆变器的开关器件都能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率都得到了改善.因此,该无源器件辅助换流的单相全桥软开关拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.     

新型单相全桥无源软开关逆变器

为改善单相全桥逆变器的运行效率,设计出了一种新型单相全桥无源软开关逆变器,在每个开关周期的换流过程中,利用逆变器的低损耗辅助谐振电路,使开关器件实现软切换以节约电能.辅助谐振电路只含有电感、电容和二极管等无源器件,不会使逆变器的控制变复杂.此外,在逆变器处于死区状态下,负载电流可通过辅助电路进行续流,减小了死区状态对逆变器输出电流波形的不利影响.文中分析了电路的工作过程,在功率为3kW的单相样机上的实验结果表明开关器件能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率得到了改善.因此,该拓扑结构对于研发高性能单相全桥逆变器具有重要参考价值.     

箝位二极管承受低电压的有源箝位谐振直流环节逆变器

为解决无源箝位谐振直流环节逆变器辅助电路中采用耦合电感辅助换流（即抽头电感法）所引起的箝位二极管两端承受的电压应力过大问题,提出一种箝位二极管承受低电压的有源箝位谐振直流环节逆变器,该逆变器采用有源箝位的方法可使箝位二极管两端承受的最大反向电压不超过直流母线电压的最大值.且该逆变器的辅助谐振电路中只有一个辅助开关器件,箝位电路中无需设置箝位开关,控制简单且硬件成本较低.此外,在箝位电路的作用下可将逆变器的直流母线电压箝位在输入直流电压的1.1~1.3倍,有效地降低了电压应力.以各个阶段下的等效电路为基础,对电路的工作过程进行了分析,并进行了实验验证,实验结果表明开关器件实现了软开关,且在额定功率3kW条件下,逆变器的效率达到96.5%.因此,该拓扑结构能够有效地提高工作效率.     

新型三相谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器的高效率运行,提出了一种新型三相谐振直流环节逆变器拓扑结构,其在直流环节设置了结构简单的辅助谐振电路.分析了电路的工作流程.实验结果表明开关器件实现了软切换,而且逆变器输出电流波形无明显畸变.因此,该逆变器能实现高效率稳定运行.     

基于DSP的高频链并联逆变器的软开关技术

高频链并联逆变器是现代电力电子研究的一个热点.逆变器作为高频链并联系统的核心部分,实现逆变器的软开关特性,减小开关损耗是系统研究的一个重点.本文介绍了一种基于DSP的并联高频链逆变器的软开关技术.主电路采用FB-ZVZCS(全桥零电压零电流)软开关拓扑结构,结合电压外环电流内环双闭环控制系统,实现了逆变器的软开关.采用改进的PQ控制,有效地提高了负载的均流效果.仿真波形表明该逆变器具有良好的性能.     

新型三相低能耗谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器的高效率运行,提出了一种新型三相低能耗谐振直流环节逆变器,利用设置在逆变器直流环节的辅助谐振电路使直流母线电压在每个开关周期都形成零状态时,主开关能实现零电压软开通动作和零电流软关断动作,完成了无损耗切换.说明了一个开关周期内的电路工作状态,在2.5 kW三相样机上的实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该新型拓扑结构对于改善逆变器运行效率具有重要意义.     

具有单辅助开关的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单、控制方便、高效率、高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,其辅助谐振单元只有一个辅助开关器件,所以该逆变器控制相对简单,硬件成本低。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。     

基于神经网络的异步电动机直接转矩控制系统

直接转矩控制是继矢量控制变频技术后发展起来的一种新型具有高性能的交流变频调速技术。针对基于直接转矩控制的异步电动机运行时存在较大的电流及转矩脉动问题,提出了利用神经网络构造逆变器的开关状态选择器用于直接转矩控制,摒弃了滞环,系统实现更简单。仿真结果表明,该调速系统具有良好的动态性能,该设计是可行的。     

Microcontroller‐based simple maximum power point tracking controller for single‐stage solar stand‐alone water pumping system

A simple microcontroller‐based maximum power point tracking controller is proposed for a single‐stage solar stand‐alone water pumping system for remote, isolated, and nonelectrified population, where less maintenance, low cost, and an efficient system is of prime interest. It consists of a photovoltaic (PV) module, a DC–AC converter utilizing space‐vector pulse‐width modulation, an induction motor coupled with a water pump, a voltage sensor, and a current sensor. A space‐vector pulse‐width modulation‐controlled DC–AC converter aided by a fast‐acting on–off supervisory controller with a modified perturb‐and‐observe algorithm performs both the functions of converting PV output voltage to a variable voltage, variable frequency output, as well as extracting the maximum power. A limited variable step size is preferred during transient state, and a steady frequency, which is calculated on the basis of steady‐state oscillation, is set during steady state. A fast‐acting on–off supervisory controller regulates DC link voltage during steady state and enables maximum power point tracking algorithm only during transient state to draw a new voltage reference. In the event of low voltage, the controller switches off the motor but continuously scans for an available PV voltage. The system is not protected against an overcurrent because the maximum current is equal to its short circuit current. The 16‐bit microcontroller dsPIC6010A (Microchip Technology, Inc., Chandler, AZ, USA) is used to implement the control functions. The proposed controller is verified through simulation as well as tested in the laboratory prototype model. The simulation and experimental results show good correlation. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于FPGA直流电机调速器的实现

近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制PWM控制方式已成为主流。同时,随着可编程门阵列器件FPGA的出现,给直流调速控制提供了新的手段和方法。这种控制方式很容易在FPGA控制中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机。本文简要介绍了直流电动机的控制策略和直流电动机的PWM调压调速原理。详细介绍了可编程门阵列器件（FPGA）及其在直流电机控制系统中的应用。FPGA的使用简化了系统结构,提高了系统工作的稳定性和可靠性。本系统利用硬件描述语言VHDL设计在片内实现电机控制逻辑,包括分频模块、数据锁存模块、比较模块、选择模块等。在Quartus Ⅱ上软件仿真和实验结果均表明输出波形稳定、精确。     

FPGA在共模噪声能量评估中的应用

在电力电子开关变换器数字化共模噪声抑制系统中,一个重要环节就是共模噪声的评估。由于共模噪声电流振荡频率很高,基于DSP的采样控制很难满足要求。文章提出了用FPGA作为主要器件、以能量为指标的共模噪声评估技术。所提方案中,FPGA可完成对高速AD芯片的采样控制、读取采样值、计算共模电流的噪声能量值并将该值反馈给DSP。DSP也可以通过向FPGA写入控制字和发启动脉冲等方式对噪声电流的采样过程进行宏观层面的控制。     

基于SOPC的电网参数监测装置的设计

设计了一种基于SOPC（System on a Programmable Chip）的电网参数监测装置。该装置使用Xilinx公司FPGA控制A/D芯片同步采样经预处理后的三相电压电流信号,利用FFT IP核稳定高效的并行运算能力完成谐波计算。 Mi-croBlaze是基于Xilinx公司FPGA可参数化配置的软处理器,接受A/D芯片采样的原始数据和FFT IP核计算后得到的谐波数据,进行相关算术运算如求取三相电压电流有效值、各次谐波含有率、有功功率、无功功率和功率因数等电力参数。最后将参数计算结果送给挂在MicroBlaze嵌入式系统总线PLB上的LCD显示或通过外设RS-232传给上位机做进一步数据分析。     

基于FPGA的光弹调制器用高压驱动电路设计

为满足光弹调制器对高电压、高稳定和精确易控制的驱动电压需求,设计了一种基于FPGA控制、全桥结构LC谐振升压的高压驱动电路。该电路与传统的光弹调制器驱动控制电路相比,大幅降低了直流电源的电压输入要求,通过DDS调节方波频率来控制光弹调制器工作频率,调节方波占空比来控制输出电压。该电路应用于光弹调制器实验,结果表明在光弹调制器的谐振频率下,外部直流电压为5 V时,方波占空比范围为0~50%,对应电压峰-峰值可调节范围为0~840 V。电路具有稳定可靠、操控方便、带负载能力较强等优点,能够实现光弹调制器驱动电压实时精确的控制。     

A space vector modulated CSI-based AC drive for multimotorapplications

A space vector controlled channel state information (CSI) drive for multimotor applications is investigated. The multimotor operation of the drive is achieved by integrating the proposed active damping control, inverter-side DC link voltage feedforward control and pulse width modulation (PWM) index control into the conventional V/f control. The main function of the active damping control is to suppress possible LC resonances caused by the inverter filter capacitor and motor inductances. This function is essential in achieving stable operation of the drive, especially in the multimotor drive where multiple LC resonant modes exist. An additional advantage provided by the active damping control is that it makes the control system less sensitive to motor parameters. The inverter-side DC link voltage feedforward control and the adjustable PWM modulation index control are developed to improve the dynamic performance of the drive system. In addition, the proposed space vector PWM pattern features a low switching frequency (500 Hz), which makes the proposed drive system suitable for high power applications. The system stability is investigated by means of eigenvalue analysis. The theoretic analysis is verified by experiments on a digital signal processing (DSP) controlled CSI multimotor drive     

Characteristics of load resonant converters operated in ahigh-power factor mode

The performance of the parallel resonant power converter and the combination series/parallel resonant power converter (LCC converter) when operated above resonance in a high power factor mode are determined and compared for single phase applications. When the DC voltage applied to the input of these converters is obtained from a single phase rectifier with a small DC link capacitor, a relatively high power factor inherently results, even with no active control of the input line current. This behavior is due to the pulsating nature of the DC link and the inherent capability of the converters to boost voltage during the valleys of the input AC wave. With no active control of the input line current, the power factor depends on the ratio of operating frequency to tank resonant frequency. With active control of the input line current, near-unity power factor and low-input harmonic currents can be obtained     

一种基于FPGA的自动功率控制电路设计与实现

由于导航数字接收机模拟前端的差异性及其采用的A/D转换电路不同,导致数字中频信号功率变化范围较大,且量化后的数字信号有效比特位数有较大差异。为了优化后续的基带数字信号处理过程,提出了一种基于FPGA的自动功率控制电路的实现方案。该电路通过可变点数的求平均运算,统计出信号的直流分量,然后将去直流后的信号进行功率估计,最后由功率反馈调整单元进行增益调整,从而保证输出信号的功率基本稳定。     

基于双向PWM变换器的微燃机发电系统起动／发电控制研究

针对微型燃气轮机（微燃机）发电系统的特点,建立了以电压型双向脉宽调制（PwM）变换器为功率变换装置的起动／发电控制模型。微型燃气轮机发电系统起动时,采用矢量控制;发电运行时,采用电压外环电流内环的双环PWM整流控制。仿真实验结果表明：起动时,高速永磁同步电机（PMSG）采用矢量控制比速度开环控制性能更优,减少了起动时间,满足快速起动的要求;发电运行时,与二极管整流相比,PWM整流能使交流侧电流跟踪发电机的感应电动势,功率因数约为1,降低了发电机侧的电流谐波,即减少了谐波热。同时保证了发电机在一定宽速范围内,输出直流电压稳定,并且在起动一发电过渡转换过程中,直流母线电压降落后,快速恢复为稳定值,满足平滑转换的要求。     

基于NiosⅡ的直流电机PID调速控制系统

介绍一种基于NiosⅡ软核的直流电机PID控制系统。采用PWM直流电机调速方案,利用Altera公司推出的DE2板作为综合开发平台,采用SOPC技术,通过在FPGA中植入嵌入式软核NiosⅡ作为中央处理器,借助PID控制算法实现整个直流电机外围电路的PWM闭环调速控制,这是对直流电机经典控制（即基于单片机或DSP的电机控制）的全新改进。