单参数控制的数字DC-DC变换器设计及其FPGA实现

传统的数字DC-DC变换器采用多参数控制方法,因而增加了控制器设计的复杂度和硬件开销;一种单参数控制的数字变换器控制方法被提出,其数字补偿器由一个乘法查找表和一个加法器构成,使得执行数字控制律的逻辑电路得到显著简化;在分析了控制参数对变换器性能的影响后,提出了获得系统最佳瞬态性能的设计条件;基于所提的单参数控制方法,完成了数字Buck变换器的FPGA实现,测试结果表明:在1MHz的开关频率下,对于1.8V的输出电压,电压纹波律小于1%,电压调整率为6mV/V,负载调节律为8mV/A;负载电流为0.3A时,转换效率高达91.9%。     

基于强跟踪滤波器的开关变换器故障诊断

Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。广泛用于计算机、家用电器、控制系统和通信系统中的电源几乎都是开关电源,具有超快速负载动态响应、高功率变换效率、高功率密度、低电压、大电流的特性.开关变换器作为它的主要电路,故障率较高,对它故障诊断研究是有意义的。基于强跟踪滤波理论,给出了一种开关变换器电路故障实时诊断的一种方法。该方法以建立一种开关变换器电路状态空间模型为基础,利用强跟踪滤波器对电路状态及元件参数进行估计,当元件参数发生软、硬型故障时,根据强跟踪滤波器对元件参数的跟踪结果及修正的Bayes分类算法,可实时诊断开关变换器电路中的元件故障。仿真结果证明了该方法的有效性。     

光储一体化系统三级互联隔离型电力电子变压器研究

该文在分析了模块化多电平变流器、电力电子变压器优劣势的基础上,设计了适用于光储一体化系统的三级互联隔离型电力电子变压器的结构和控制策略。结合光储一体化系统的实际应用情况,将电力电子变压器的整体结构设计成输入级多模块级联、隔离级CLLLC谐振变换器和输出级三电平逆变器的三级互联结构,并在10 kV配电网的整体设计方案下单独对每一级进行了结构及其控制策略的分析,最后在Simulink中进行了仿真,仿真结果表明：该结构中各级均可稳定、可靠运行,且系统整体暂稳态性能良好。     

基于Saber的三相Vienna双环仿真研究

针对三相Vienna拓扑工作模态多,且变化多样、控制复杂、设计困难的问题,分析了一种三相六开关Vienna变换器,实现电路的功率因数校正和输出稳压控制.介绍了三相六开关变换器的结构组成和工作原理,推导出变换器在d-q坐标系下的数学模型和小信号等效电路,分析出变换器SVPWM调制原理与发波方式.选用经典PI算法作为电压外环和电流内环的主要控制策略,并详述控制器的设计过程.利用Saber软件对电路进行仿真试验,结果表明输入电流能够完全跟随输入电压波动,实现了功率因数校正,且输出动态响应迅速,输出电压误差率低.     

模块化多电平变换器全桥型子模块优化均压控制方法

模块化多电平变换器(MMC)子模块(SM)的数量与直流侧电压成正比,当SM增加时,会导致MMC的开关损耗急剧增加,因此降低功率器件的开关频率一直是MMC的重要研究方向之一。采用最近电平逼近调制(NLM)方式,提出一种基于全桥型SM的改进均压排序法,旨在降低MMC中功率器件IGBT的开关频率,该方法实现相对简单,无需额外的控制器,且易于扩展。最后,通过在MATLAB/Simulink平台搭建了19个全桥SM的仿真模型,验证了该方法的有效性。验证了所提全桥型SM优化均压策略,可以有效避免IGBT不必要的反复投切,降低IGBT的开关损耗,同时对外部输出特性不会产生负面影响。     

高频隔离型AC-DC环节直流侧阻抗建模与稳定分析

为了解决高频隔离型AC-DC环节阻抗建模问题,提出一种电压源型变换器(voltage source converter, VSC)与LLC谐振变换器集成耦合设计成的高频隔离型AC-DC环节(voltage source converter cascade LLC resonant converter,VSC-LLC)直流侧小信号阻抗模型的建模方法,此方法首先结合在近似谐振点工作模式下LLC谐振变换器的恒增益电压钳位功能,实现单级统一控制策略,将VSC与LLC视为一级;在此基础上,结合基波近似法下LLC谐振变换器的4阶小信号模型,建立了VSC-LLC系统小信号模型,进而推导出直流侧阻抗模型,突破双级系统阻抗建模。最后基于Matlab/Simulink搭建VSC-LLC非线性时域仿真系统,仿真结果验证了所提VSC-LLC直流侧阻抗建模方法的正确性,并分析了电路参数和控制器参数对直流侧阻抗的影响,为基于高频隔离型AC-DC环节微电网的阻抗稳定性分析提供了理论基础。     

基于无源控制的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

为了提高直流微网中双向并网变换器的动态性能并改善直流母线电压易受微网内部功率波动的影响,提出一种基于无源控制的虚拟惯性控制策略,即内环为无源控制,可实现对电感电流期望值的良好跟踪,外环为虚拟惯性控制,用于增强直流微网的惯性,提高直流母线电压的稳定性。通过建立小信号模型分析双向并网变换器采用所提控制策略时的性能与稳定性。仿真与实验结果表明,与基于PI控制的传统虚拟惯性控制策略相比,采用所提控制策略时的双向并网变换器受到负载扰动时,电压波动幅值减小5 V左右,具有更加良好的动态性能,同时还可有效提高直流微网的惯性。该策略同样可推广到直流微网中其他类型的变换器控制中。     

不平衡电网下基于无源控制的MMC-UPQC电能质量综合治理研究

基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)可用于高电压下电压电流的电能质量综合治理,但当电网电压不平衡时,电流电压相位和幅值发生变化,给综合治理带来困难。将无源控制方法应用到MMC-UPQC中,以解决电网电压不平衡下的电能质量问题。首先,根据MMC-UPQC的拓扑结构,建立其在不平衡电网下的数学模型;然后,根据正负序分离方法,对检测量进行无需锁相环的分离;接着基于无源控制理论,搭建基于E-L模型的无源控制器,并将其应用到多电平、高电压的电能质量补偿系统中;最后,利用串联侧补偿电压和并联侧补偿电流的原理,通过协调控制综合解决不平衡状态下的电网电能质量问题。Matlab/Simulink平台实验结果发现基于所提无源控制器的MMC-UPQC系统响应时间小于0.05 s且总谐波失真度小于5%,验证了其解决电能质量综合治理问题的有效性和优越性。