一种改进的分布式逆变器并联控制策略

逆变器的冗余并联控制技术是实现交流供电系统高可靠性的关键。逆变器并联的控制方法有很多种,主从法必须依赖主模块工作,没有实现真正的冗余控制;频率电压外特性下垂法存在输出外特性较差等不足。基于平均电流控制的分布式并联控制策略易于实现逆变器的冗余及热插拔,但其存在输出外特性软的缺点,该文在该控制策略的基础上加上了负载电流前馈控制技术,以提高输出外特性,同时保留了原控制方案的输出限流功能和均流效果不变。论文分析比较了加负载电流前馈技术前后的输出外特性及环流特性,并研制了一台样机,进行了实验验证。     

使用平均电流控制的逆变器并联系统

研究了基于平均电流控制的逆变器并联系统。通过分布在各模块中的平均电路,对各模块的电流给定信号进行平均后产生共享的电流基准信号,由此实现负载均分。推导了带负载电流前馈补偿的并联系统的数学模型,其等效传递函数与单台逆变器相似;通过理论分析、仿真和实验对有、无负载电流补偿两种控制方式下的并联系统外特性和均流性能进行了对比分析。实验结果表明并联系统具有动态响应快速,均流性能好的特点。     

具有最大功率点跟踪功能的双输入反激DC-DC变换器

近年来,太阳能、风能、燃料电池等绿色洁净新能源的利用越来越受到社会的关注,多输入变换器因为可以很好地整合多种能源而被广泛地应用于新能源开发中。本文采用双输入反激DC-DC变换器实现了太阳能电池和市电两种能源对负载的稳定供电,根据各种太阳能电池的特点,提出了双输入反激DC-DC变换器的控制策略,一方面使太阳能电池工作在最优状态,实现输出最大功率点跟踪,提高太阳能的利用率。另一方面当负载变化以及太阳能电池输出能量不足时可以从市电获取足够的能量以保证输出电压的稳定。最后通过仿真与实验,验证了本方案的可行性。     

双输入Buck变换器的交错双沿调制方法

在多种新能源联合供电系统中,采用多输入直流变换器代替多个单输入直流变换器,能够简化电路结构,降低系统成本.首先分析了双输入Buck变换器的输入输出关系,它只决定于两只开关管的占空比,而与驱动信号的相位无关.然后分析了两只开关管的驱动信号之间的相位差与电感电流纹波的关系,采用交错双沿调制方法,使得电感电流纹波最小,由此可以提高变换器的动态响应速度和功率密度.搭建了一个400W的原理样机,实验结果验证了交错双沿调制方法的有效性.     

输入串联输出并联逆变器的集中式均压控制策略

输入串联输出并联逆变器可将小功率模块组合后,用于高电压输入、大电流输出的交流供电场合.本文提出了一种集中式均压控制策略,解决系统的输入均压和输出均流问题.其中输出电压环和输入均压环集中设计在一起,共同给系统中各模块提供控制信号.各模块具有独立的电流环和主电路.输入均压环通过调整各模块的电流环给定信号,使输入电压高的模块输出电流增加,输入电压低的模块输出电流减少,从而实现了两模块的输入均压.在输入均压时各模块电流环的给定信号相同,同时实现了输出的均流.文中对所提控制策略进行了分析,并根据解耦的思想,给出了控制系统设计的方法.最后进行实验验证,并给出实验结果.     

输入串联输出并联逆变器的分布式均压控制策略

分析了输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)逆变器的输入均压原理,在此基础上提出一种新颖的分布式均压控制策略,解决了输入均压问题.与集中式均压控制策略不同,该控制策略将输入均压控制电路分散到各模块中,使其成为可独立工作的标准模块.各标准模块的控制电路通过互连线连接,组成ISOP逆变器.分布式均压控制策略促进了系统的模块化,提高了可靠性.对分布式均压控制策略的工作原理进行了分析,并设计原理样机进行实验验证.     

阶梯波合成Ⅱ型混合级联多电平逆变器的功率均衡策略

揭示了混合级联多电平逆变器实现功率均衡所需满足的条件:各单元输入平均功率应与其对应输入电压成正比.提出了可以实现功率均衡的改进型阶梯波合成控制,并对所提均衡策略进行讨论,指出其突出优点是:无论级联单元个数多少,逆变器实现功率均衡所需的时间仅为一个输出周期,但逆变器输出电压波形质量会受到一定的影响.最后将该均衡策略推广至一般形式.实验结果验证了该均衡策略的可行性.     

高压输入低压多路输出的两级式变换器

270V高压直流电源系统是先进飞机电源系统的优选方案。随着飞机供电容量的增加,要求航空二次电源能够提供不同等级的电压输出以满足各种机载电子设备的需求。在这种高压输入低压多路输出的应用场合中,传统的变换器常遇到占空比失控、绕组耦合不佳及交叉调整率较差等情况。提出了一种隔离式拓扑和非隔离式拓扑相结合的两级式多路输出结构,可以解决传统变换器在此类电源模块设计中存在的问题。在分析这种变换器稳定性的基础上,试制了一台200～330V输入,12V/2A、-12V/1A、3.3V/6A和5V/10A4路输出的DC/DC原理样机,给出了实验结果。     

电感电流断续模式LCC谐振变换器基于模式分界图的优化设计

LCC谐振变换器工作于谐振电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)能够实现开关管的零电流开关,因而适用于以IGBT作为开关器件的大功率供电场合。现有文献针对该变换器参数的设计方法通常需要反复试凑,而且设计过程主要优化的是变换器的满载效率,并没有考虑全负载范围。为了解决这些问题,该文提出一种基于变换器模式分界图的设计方法。针对DCM模式的LCC谐振变换器,这种设计方法不需反复试凑,设计得到的参数能够使得在全负载范围内谐振回路环流相对较小,变换器效率较高。论文最后以两台输出均为5 kW/50 V,但变换器参数不同的样机进行了对比实验,验证了该设计方法的正确性。     

采用非接触电流相位互感器的自激式非接触谐振变换器

自激控制方法由于控制方法简单、对系统参数变化响应速度快,在非接触供电系统中存在广阔的应用前景。该文由完全补偿条件下非接触变换器中逆变器电压与副边电流同相的特殊关系,引入转移阻抗的概念,分析并提出适用于串/串补偿非接触谐振变换器的自激控制方法。为在变换器原边实现副边电流相位的检测,保证变参数条件下检测的准确性和快速性,提出测试绕组短路的非接触电流相位互感器。此外,为保证自激控制的准确,对非接触电流相位互感器及控制回路中寄生参数造成的相位延迟进行分析和补偿。最后,制作完成一台60 W的采用非接触电流相位互感器的自激式非接触谐振变换器。实验结果表明,非接触电流相位互感器能够准确检测副边电流相位并反馈至原边,自激控制方法则可以通过检测副边电流过零点控制逆变器开关管,使得变换器在变参数条件下自动工作在电压增益恒定的频率点。设计的动态实验也证明了所述自激控制方法能在一周期内响应变换器参数变化。