模块化光伏并网逆变器的线性功率控制

基于CAN总线模块化光伏发电系统的传统控制方案中,控制性能受到CAN总线传输速度的影响,动态特性较差。本文根据光伏组件与逆变器的功率特性曲线,分析了系统动态特性与光照变化时母线电压波动之间的内在关系,并提出了线性功率控制方法,有效地缩短了系统的响应时间,从而很好地抑制了光照变化导致的母线电压波动,提高了并网电流的品质和系统的可靠性。论文详细分析了线性功率控制中线性斜率对系统控制性能的影响,给出了控制方法的实现方式和设计流程,并搭建了实验原理样机进行系统动态测试。实验结果与理论分析一致,充分验证了控制方法的有效性。     

新能源直流微网的控制架构与层次划分

以新能源直流微网为研究对象,融合集中控制和分散控制特点,提出一种直流微网层次控制架构。根据直流微网的物理特性,将控制框架划分为变流器控制层、母线控制层和调度管理层。在变流器控制层,将各类变流器统一为终端控制型和母线控制型;在母线控制层,根据母线电压划分3种运行模式,以实现系统中各单元的自适应模式切换;在调度管理层,中央控制单元通过自上而下的决策仲裁机制,实现系统的整体优化。位于底层的变流器控制层通过分散自治控制保证系统的可靠性;处于顶部的调度管理层通过集中控制提升系统的灵活性;处于中间的母线电压控制层作为重要衔接,实现系统的能量流动和信息交互。最后,通过理论分析和实验测试,验证了所述控制策略的有效性。     

开关电源的电磁兼容设计

本文就开关电源EMI特点，开关电源的EMC设计中软开关技术在开关电源中的应用、开关电源的EMI抑制技术、印刷线路板元件布置和布线的计算机辅助设计等问题，进行了系统、简明、扼要地分析和讨论。     

基于部分功率变换的光伏组串电压补偿器研究

研究了在光伏系统的每个组串中串联电压补偿器,从而提高组串输出功率的方法。通过分析补偿器的原理、实现拓扑及相关控制策略,使其在兼顾成本和效率的同时,实现组串级最大功率点跟踪(MPPT),并维持组串之间电压平衡。该结构不仅适用于改造传统集中式阵列,也可与光伏组件优化器配合应用。最后在光伏模拟平台上,实现了补偿器MPPT功能,验证了光伏组串补偿器具有提高系统发电效率的结论。     

介质阻挡放电的分段负载模型和断续模式能量压缩方法

为优化大气压介质阻挡放电表面处理效果,提出了一种向放电负载注入断续电流实现能量压缩的方法。根据负载介质等效电容在放电和不放电阶段的不同形成机理,对传统负载模型的介质电容进行拆分,建立了一种分段负载模型及其参数测量方法。然后,利用断续电流模式谐振变换器的状态运行轨迹,并结合分段负载模型,推导出了谐振电感对有效放电时间的控制函数。最后,搭建了一台350 W谐振电源样机进行实验,实验结果表明:分段负载模型比传统负载模型更准确地描述了负载有效放电时间和能量压缩特性;通过调节断续电流模式谐振变换器的谐振电感,在功率为250 W和350 W、频率为20~40 kHz范围内实现了可控的能量压缩;在各个能量密度和工作频率下,被处理材料的表面亲水性随有效放电时间的缩短而增强。     

应用于塑料薄膜表面处理的电压源谐振变换器放电波形研究

电压源谐振变换器广泛应用于介质阻挡放电薄膜表面处理领域,其放电波形是影响薄膜表面处理效果的重要因素。首先分别对连续电流模式和断续电流模式下的电压源谐振变换器进行时域解析,证明了断续电流模式下放电电流波形能独立于功率而自由调节,而连续电流模式下放电电流波形与功率耦合而无法独立调节。然后以此为基础,设计并搭建了2台连续电流模式和断续电流模式的350 W/30 k Hz变换器样机,对双轴向聚丙烯、流延聚丙烯和聚酯三种材料样品进行了表面处理和效果对比。结果表明:在相同功率和频率下,与连续电流模式相比,断续电流模式中谐振电感越小,放电脉宽越窄,峰值电流越大,塑料薄膜的表面接触角越小,处理效果越好;断续电流模式下减小谐振电感可缩短放电脉宽,使得达到相同表面处理效果所需功率越小,实现了节能目的。     

并联谐振变流器电流断续模式的应用

 针对高压高频大功率应用场合高压变压器寄生参数对变流器工作过程的重要影响,变流器采用了谐振式工作方式,利用高压变压器的漏感和寄生电容组成了并联谐振网络.为了减小高频大功率条件下功率器件的开关损耗,采用断续电流模式,实现了功率器件的零电流开通和零电压零电流关断.通过对容性滤波并联谐振变流器断续电流模式的分析和数学描述,推导得到了变流器特性的解析表达式,详细分析了变流器的稳压和调压特性,分析结果为高压高频大功率应用场合变流器的设计提供了理论依据.构建了一台50 kV/22 kW的实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

基于多端口网络PEEC法的功率模块寄生电感快速提取方法研究

数值优化为功率半导体模块实现低感与均流设计提供了灵活有效的新途径,但同时也对模块整体与分布电感的评估效率提出了更高要求。为了适应寻优计算需求,基于部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)理论,提出一种基于多端口网络模型的功率模块布局电感快速提取方法。该方法通过构建与芯片导通状态无关的多端口网络模型,从而将模块整体和分布电感的提取问题由多次大规模PEEC求解转化为单次预处理分解加端口网络求解。此外,为减少微元数量,针对模块线路的平面注入结构,对键合线、金属层直行区和注入区使用分区域离散策略。算例分析和实验验证表明,所提方法计算误差小于5%,满足工程应用需求,计算时间相比ANSYSQ3D软件减少85%以上,适合用于功率模块的快速寻优设计。     

一种二极管无源钳位的单相无变压器型光伏并网逆变拓扑研究

提出一种基于二极管无源钳位思想的单相无变压器型光伏并网逆变器拓扑。与H5等传统电路相比,本拓扑具有更好的对地漏电流抑制能力。目前主流的单相无变压器型逆变电路普遍采用直流或交流解耦技术,阻断共模电流的流通路径。但是,功率开关上的寄生电容可能与共模电抗形成谐振回路,使得共模电流无法彻底消除。以H5拓扑为例,定量分析功率器件寄生电容影响共模电流的机理。针对这一问题,引入无源二极管钳位电路,使得共模电压被母线电容中点钳位,从而抑制了功率器件寄生电容引起的共模电压振荡,更有效地消除对地漏电流。在理论和仿真分析的基础上,通过搭建2 k W实验平台验证所提拓扑的性能。结果表明,改进拓扑相对于原拓扑而言,能更好地抑制对地漏电流,提高了无变压器型光伏并网系统的安全裕度。     

一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑

传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。