高输入输出变比DC/DC变换器研究

在输入输出变比较高的DC/DC变换场合,两级式变换器比单级式变换器具有更大的优势。研究了一种Buck+倍流整流不对称半桥的电路拓扑,阐述了该两级式拓扑的优点和控制方法。通过合理选取前级Buck电路的输出电压和对后级不对称半桥占空比的优化设计,使不对称半桥工作在功率均匀分配及实现ZVS的最佳状态,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1kW,200～400V输入、24V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

变速定桨风力发电机组的全风速功率控制

针对变速定桨风力发电机组(wind energy conversionsystem,WECS),提出一种简单有效的全风速功率控制策略,不仅可实现机组在全风速范围内的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)、恒转速以及恒功率控制,还可实现3种工况之间的自然过渡。首先对其工作原理进行详细地分析,并建立一套实验平台,展开实验研究,验证该方法的可行性及存在的问题;随后,进一步提出一种软失速控制策略,对其工作原理和年发电量的损失情况进行详细分析,论证该方法的可行性和优越性,并展开实验研究。通过与全风速控制策略的对比分析发现,软失速控制策略能显著地降低机组在高风速区的瞬态载荷,延长其使用寿命,并能大幅地降低后级变换器和发电机的额定容量,控制成本。     

单周期控制VIENNA整流器的研究

单周期控制(OCC)三相功率因数校正(PFC)技术,无需使用乘法器也无需采样输入电源电压,具有控制简单、容易实现的特点,因此得到广泛的研究和应用。分析了三相维也纳(VIENNA)整流器在传统OCC策略下的工作原理,同时针对母线侧电容不均压问题提出了一种改进的OCC策略,并推导了该策略的核心控制方程。改进的OCC策略能有效改善母线侧电容不均压问题,从而保证了桥臂电压及输入电流波形质量,并通过实验验证了理论分析的可行性。     

具有高增益的双相直流变换器设计

为了获得较高的电压增益,减小开关管的电压、电流应力,将2个中间储能电容与传统双相BOOST升压电路相结合,研究了一种具有高电压增益的新型双相BOOST电路拓扑。该电路具有以下明显的特点:在相同占空比的情况下能有效提高变换器升压增益,可实现更大的功率变换;主开关管和所增加二极管的电压应力只有输出电压的一半,因此对相同功率级的升压电路,不仅可以选择低耐压、高性能的开关器件,而且可以降低电路的损耗。详细分析了新型双相BOOST变换器的工作原理,制作了1台额定功率为1kW原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。结果表明,所提出的新型双相BOOST变换器性能优良,结构简单,具有实用价值。     

变速风力发电机组自适应模糊控制技术

针对采用传统模糊控制技术的变速风力发电机组难以兼顾机组转速控制性能和输出电流脉动的缺点,提出了一种简单的自适应模糊控制方法。该方法通过设置具有自适应能力的转速误差门限来判断风力发电机组的运行状态,从而实时的改变模糊控制器的输出比例因子,达到良好的控制效果。研制了一套额定功率为2kW的定桨距变速风力发电机组仿真和实验系统。在此平台上分别对常规的PID控制、传统的模糊控制和提出的自适应模糊控制技术进行了仿真与实验分析。结果显示,提出的自适应模糊控制技术不仅对参数变化具有较强的鲁棒性、可实现良好的动静态转速控制,且能够有效减小输出电流脉动,从而减小机组转矩脉动和机械应力,延长机组使用寿命。     

峰值电流控制FAC变换器小信号建模与分析

有源箝位正激(FAC)拓扑在中小功率DC/DC模块电源中具有广泛的应用,其中的Boost型FAC由于辅助开关管驱动无需隔离,因此更为简单可靠,易于实现.根据状态空间平均法对峰值电流控制的Boost型FAC变换器建立了交流小信号模型,得到电路的交流小信号状态方程及等效电路图,并由此推导出电路的开环传递函数.通过将电流内环...     

采用垂直多载波调制技术的并网逆变器

在电压源型PWM并网逆变器的设计时,通常用设置开关延时(死区)的方法来避免直流链的短路现象.这种方法将会降低并网逆变器的输出性能,即产生“死区效应”.为解决上述问题,提出一种基于垂直分层多载波的新型复合功能PWM调制策略.与传统的分别进行死区时间设置和基于电压伏秒平衡的死区补偿方法相比,垂直分层多载波PWM调制策略具有...     

三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略

三相四桥臂逆变器较成熟的控制策略都需依赖数字信号处理器来实现,但数字化控制的精确性受较多因素制约,其控制效果在一些场合并不理想。本文在分析了三相四桥臂逆变器数学模型的基础上,研究了一种三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略,各相桥臂采用了改进的电压电流双闭环控制,通过加入谐振控制器提高逆变器的稳态精度,通过补偿零序谐波提高逆变器的输出正弦度和直流母线电压利用率;第四桥臂采用零序谐波电压PWM控制,保证了逆变器具有较强的带不平衡负载能力。仿真和实验验证了该控制策略具有方法简单、易于模拟电路实现、逆变器输出波形质量高、带不平衡负载能力强、动静态性能良好等优点。     

一种高增益低开关应力改进交错型Boost变换器

提出了一种输入输出全交错型Boost变换器,该变换器的两个电感电流在输入端进行交错并联,可以减小输入电流纹波;输出端的两个分压电容可以被交错并联充电和串联放电,这样既提高了变换器的电压增益,又减小了输出电压纹波。另外,该结构能够减小功率管的电压应力,因此有利于选择低功率等级、高性能的开关器件,以进一步减小功率管的开关和导通损耗。详细分析了所提变换器的工作模式和稳态特性,建立了变换器的数学模型。给出了相应隔离型全交错变换器的电路结构。最后通过一台实验样机验证了所提变换器的有效性。     

一种高可靠电压均衡电路

针对在微型直流电网中需要将两线制直流电网改造成三线制直流电网以满足不同用电设备对输入电压的要求问题,提出并研究一种新型、可靠的电压均衡电路及其控制方法。此电压均衡电路由左、右两个桥臂组成,可以避免传统桥式拓扑结构中功率开关管直通问题;其控制方法也能够根据负载情况自动实现分别控制每个桥臂独立工作,从而有利于提高该电压均衡电路效率。在此基础上详细地分析该电路工作原理和主要电流关系,为了控制参数的设计并建立其小信号模型。最后,给出相应的仿真结果,并研制一台实验样机进行原理性实验验证。仿真和实验结果表明,该电路和控制方法能够实现电压平衡。