交错并联PFC电源研究与设计

对交错并联PFC电源的工作原理进行分析。通过对硬件电路和控制环路的电压环、电流环进行详细分析和设计,实现了400V/600 W交错并联PFC电源的设计。最后,利用MATLAB仿真软件建立试验模型,得到仿真波形。结果表明,交错并联PFC电源具有输出电压纹波小、功率因数高的特点。     

改进式自主均流技术的研究

针对常规自主均流法存在动态响应不佳的问题,引入平均电流控制,提出改进式自主均流控制,通过添加电流环为内环并将电压环和均流环并列,改善系统的均流动态性能.本文以Buck变换器并联系统为例,全面地叙述了改进式自主均流技术中三环控制系统的设计过程.最后用三台48V/12V/10A的Buck样机并联实验证明多环路设计的正确性和改进式自主均流法的优越性,从而为改进式自主均流技术的推广应用提供理论基础.     

三相电压型PWM整流器电流环前馈控制研究

在三相电压型PWM整流器中,为实现d轴电流环路和q轴电流环路的解耦控制,同时,提高电流环对电网电压等外部因素的抗扰性能,改善输入电流波形,引入了电流环前馈控制。本文通过对三相PWM整流器的小信号分析,得到了提高电流品质的电流环前馈单元。然后,针对小信号模型静态工作点偏移问题,通过控制方法的改进,补偿了直流电压静态工作点偏移引起的电流环控制性能变化。同时,研究了改进的前馈控制方法对启动尖峰电流的抑制作用。最后,实验结果验证了控制方法的有效性。     

基于Y参数模型的三环路电压调整模块控制环路设计

主要研究了具有三环路电压调整模块的控制环路设计.引入一种Y参数模型并进行修改,将其用于基于电流模式的自适应电压位置控制的电压调整模块,将三环路小信号模型简化成双环路模型,从而简化了控制环路补偿网络参数的设计.根据理论分析和Matlab计算结果,在一个1.5V/90A四相交错并联电压调整模块电源实验样机上进行实验,得到了预期的闭环输出阻抗和良好的动态响应结果,从而验证了所提简化控制环路模型的正确性.     

一种基于模块间移相的三相半桥LLC变换器均流控制策略

在多个LLC模块并联的系统中,各个模块之间常因参数的偏差存在电流均衡的问题。该文针对三相半桥型LLC变换器提出了一种电流均衡控制策略。所提策略基于交错并联控制下模块间移相的调制方式和三相半桥结构公共点(中点)悬浮的硬件结构,通过调节悬浮中点电压的幅值和相位以实现三相电流的均衡。首先分析了模块间移相调制方式对中点电压的影响;其次给出能够实现三相电流平衡的控制策略,主要分析了加入平衡控制环路后控制结果如何转化为实际的驱动信号移相角。实验验证了所提出方法的正确性与有效性。     

变流器外特性下垂并联控制方法的分析、设计和性能比较

外特性下垂并联控制方法主要有两种实现形式:负载电流前馈方式和减弱电压控制环方式.本文通过建立数学模型给出了这两种方式的实用设计方法,并对其动、静态性能进行了对比分析,指出减弱电压控制环方式单位输出阻抗的带宽约等于电压环带宽,而负载电流前馈方式下则约为电压环带宽的一半.如果负载电流通过观测器得到,则带宽最差情况下将下降到电压环带宽的三分之一.最后通过实验验证了理论分析的结果.     

一种改进型并联混合有源电力滤波器及其控制

针对并联混合型有源电力滤波器谐波电流注入支路中存在阻塞谐波电流注入的阻抗问题,提出一种改进注入支路的并联混合型有源电力滤波器,使谐波注入支路上不存在影响补偿谐波电流注入电网的阻抗。根据该新型电路结构,通过分析谐波补偿和基波有功电流控制的原理,得出有源部分逆变器输出电压目标值的计算公式,并提出一种新的定频滞环电压控制方法用于控制逆变器输出电压,从而间接地实现了谐波补偿电流和直流侧电容电压的精确控制。最后,通过PSIM仿真实验和物理装置模拟实验验证本文所提新型注入支路和定频滞环控制方法的可行性和有效性。     

一种直流电源模块并联运行均流方法

电源模块间的并联运行均流控制是实际应用中常见的问题。针对电源模块并联运行均流控制中存在的均流精度不高、稳定性差、抗干扰能力低的问题,提出了一种电压环结合双电流环进行均流控制的方法。对直流电源模块的输出电压进行采样,形成外电压环,稳定输出电压。利用最大电流均流的方法对模块输出电流进行均流控制,形成外电流环。各模块主电路电流经过采样电路连接到处理器形成内电流环,保证输出电流和均流的精度。电压环和双电流环经过处理器的调制,产生脉宽调制(PWM)对各个直流电源模块进行控制。通过仿真分析和2台4 000 W样机测试,验证了电压环和双电流环控制的均流方法具有均流精度高、稳定性好、抗干扰能力强的优点。     

低压微电网多逆变器并联下的电压不平衡补偿方法

随着微电网规模的扩大,负载接入不对称日趋严重,导致微电网电压出现不平衡。为此,提出了--坐标系下的低压微电网多逆变器并联电压不平衡补偿方法。该方法包括不平衡补偿环、下垂控制环及电压电流环3个部分。在传统功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入负序无功电导不平衡下垂控制环,合成并修正指令电流参考值。电压电流控制环采用准比例谐振(proportional-resonant,PR)控制实现电压的无静差控制,采用无差拍控制实现内环电流的精准控制。仿真和实验结果表明了所提的控制方法的有效性。     

基于ADP3193的VRM三环控制系统

提出了以ADP3193为核心控制芯片的现代电压调节模块(Voltage Regulator Module,简称VRM)控制系统.介绍了系统的电流环、电阻环和电压环3个控制环路的工作原理.利用Flex-ModeTM控制的电流环使得多相的Buck电路达到电流平衡;利用电阻环实现了系统的自适应电压配置(Adaptive Voltage Positioning,简称AVP)功能;电压环使用典型的Ⅲ型补偿网络,稳定了输出电压,并使输出具有良好的瞬态响应.最后,给出了实测波形,验证了理论分析.     

大容量电池多模块并联型化成电源的设计

针对大容量电池化成电源高稳定性、高可靠性、高效率的要求,根据电池充电各阶段的电压电流特点,提出了以DC-DC变换为核心的模块化并联型化成电源,设计了电源的主回路拓扑,计算了关键参数,采用电压电流双环进行控制。研制的样机能以1、2、4或更多功率单元并联输出的方式对不同充电阶段、不同功率等级的蓄电池进行有效充电。应用结果表明,采用多模块并联型方式设计的化成电源效率高,充电电压和电流的调整范围大,电流纹波小,满足各类型大容量电池化成工艺的严格要求。     

改善电压质量的逆变型微源串并联入网研究

针对带高渗透分布式发电的配电网电压质量问题,提出通过逆变型微源注入功率来调整配电网电压.比较分析了配电网存在不同电压质量问题时,逆变型微源系统在并联入网和串联入网两种方式下的功率需求;分别仿真与实验研究了采用对称分量法控制策略的逆变型微源并联入网方式和采用基于d-q变换的电压电流双闭环控制策略的逆变型微源串联入网方式,...     

Circuit theory of paralleling switching converters

This paper studies the various paralleling styles for dc–dc switching converters from a circuit theoretic viewpoint. The study begins with a systematic classification of the types of parallel‐connected dc–dc converters. In the classification, converters are modeled as current sources or voltage sources. From Kirchhoff's laws, the possible connection styles for paralleling current sources and voltage sources are derived, leading to the identification of three types of configurations for paralleling dc–dc converters. Then, control arrangements are classified according to the presence of current‐sharing and voltage‐regulation loops. Moreover, detailed operating principles with and without a current‐sharing loop for the three basic paralleling connections to obtain both current sharing and voltage regulation are given. Applying small‐signal analysis to the practical circuits, the inherent characteristics of each scheme are expounded. The roles of the current‐sharing loop and origins of current‐sharing errors are highlighted. Characteristics for all the schemes are obtained in terms of their performances in current sharing and voltage regulation. Finally, an experiment prototype is built to validate the analysis. The results clearly show the properties of the various paralleling schemes. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Three‐stage multiphase‐switched‐capacitor boost DC‐AC inverter

A closed‐loop scheme of a three‐stage multiphase‐switched‐capacitor boost DC‐AC inverter (MPSCI) is proposed by combining the multiphase operation and sinusoidal‐pulse‐width‐modulation (SPWM) control for low‐power step‐up DC‐AC conversion and regulation. In this MPSCI, the power unit contains two parts: MPSC booster (front) and H‐bridge (rear). The MPSC booster is suggested for an inductor‐less step‐up DC‐DC conversion, where three voltage doublers in series are controlled with multiphase operation for boosting voltage gain up to 2³ = 8 at most. The H‐bridge is employed for DC‐AC inversion, where four solid‐state switches in H‐connection are controlled with SPWM to obtain a sinusoidal AC output. In addition, SPWM is adopted for enhancing output regulation not only to compensate the dynamic error, but also to reinforce robustness to source/loading variation. The relevant theoretical analysis and design include: MPSCI model, steady‐state/dynamic analysis, voltage conversion ratio, power efficiency, stability, capacitance selection, total harmonic distortion (THD), output filter, and closed‐loop control design. Finally, the closed‐loop MPSCI is simulated, and the hardware circuit is implemented and tested. All the results are illustrated to show the efficacy of the proposed scheme. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

高压单芯电缆并联运行时金属护层的联接方式分析

随着经济的发展和用电量的不断增加,同相多根单芯电缆并联供电方式多有采用。高压单芯电缆的金属护套联接方式是电缆敷设时必须注意的问题。目前单、双回路电缆线路感应电压及金属护套环流已有计算,但多根电缆并联使用时的金属护套联接方式还未见讨论。文章研究结果显示并联电缆的护层环流在其护层相联时有可能达到单独处理时的2倍多。因此,电缆并联运行时,不应将金属护套相联再进行交叉互联,而应该分别作交叉互联。     

火电辅机变频器低压穿越直流电压补偿及其控制

针对火电辅机变频器因厂用电压跌落而触发闭锁,造成发电机组停机的问题,设计了基于变频器直流母线电压补偿的辅助穿越装置。辅机变频器采用直接转矩控制,低压穿越装置主电路采用三重交错并联升压变换器结构,在电压跌落期间维持变频器直流母线电压稳定,同时减小输出电流高频纹波。考虑到并联模块参数差异造成的均流问题,提出在传统电压电流双闭环控制的电压外环加入均流环的解决方法,消除环流,使开关管电流应力更为均衡。由于控制系统具有非线性、强耦合的特点,传统PI控制器存在局限性,所以利用模糊控制算法优化PI控制器参数整定,改善其性能。最后用仿真验证了所提方法的有效性。     

多相交错Buck变换器的解耦均流控制方法

对于多相交错Buck变换器,通常采用双闭环控制器调控输出电压,采用均流控制器平衡电感电流.然而,均流环与双闭环往往存在耦合,平衡电感电流的过程会影响输出电压.为此,提出了一种解耦的平均电流均流控制方法,使输出电压调节和电感电流平衡互不影响.首先,介绍了n相交错Buck变换器的工作原理,建立了状态空间平均模型,并推导了传...     

基于混成自动机理论的间歇性电源并网多逆变器并联环流抑制方法

针对间歇性电源并网多逆变器并联运行环流突出、抑制困难的问题,论文提出运用混成自动机理论抑制间歇性电源并网多逆变器并联环流。论文首先详细分析间歇性电源并网多逆变器并联运行的混成特征和环流产生原理,得出逆变器输出电压与环流大小的数学关系。然后深入研究运用混成自动机理论建模与控制实现间歇性电源并网多逆变器并联运行环流控制的原理、方法,根据开关器件工作状态与逆变器输出电压的关系设计多逆变器并联环流混成控制器。最后,通过Matlab仿真平台进行仿真验证。仿真结果表明,本文所设计的环流控制器与相应的环流抑制方法的正确性与可行性,采用混成自动机模型能够实现较好的环流控制效果,能有效抑制多并联逆变器间的环流。     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。