新型开关磁阻电机功率变换器

本文在经典功率变换器的基础上设计了一种含谐振电路的新型功率变换器,该功率变换器每相仅需一个功率开关管和一个功率二极管,实现了用最少功率开关管使开关磁阻电机稳定运行的目的。通过MATLAB仿真,与不对称半桥型和公共开关型功率变换器进行比较,结果表明本文设计的新型功率变换器具有高性能、经济和高效的特点。     

基于GaN的高频Boost变换器优化设计

该文围绕同步整流型Boost拓扑效率提升这一关键问题展开研究.作为Boost变换器三种工作模式之一,临界导通模式(BCM)下的Boost变换器可以实现主功率开关的零电压开通或谷底开通以及续流管的零电流关断,有助于提升变换器效率.此外,采用同步整流技术可进一步减小传统续流二极管的导通损耗.该文从BCM下的参数设计出发,重点研究变换器的死区时间配置方法.该方法理论上减小了内部体二极管的导通损耗,在输出电流较大的情况下,有助于进一步提升变换器效率.此外,还总结Boost变换器的主要损耗计算方法.最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500W的实验样机,其峰值效率达到了98％,功率密度达到了96W/in3(1in3=1.63871×10?5m3).实现了高效、高功率密度的设计目标,验证了理论分析的正确性.     

基于简化状态轨迹的半桥LCC谐振变换器无噪声Burst模式控制策略

半桥LCC谐振变换器在轻载工作模式下,其高开关频率和谐振腔中较大的无功电流会显著降低变换器的工作效率.Burst模式是一种可有效提高变换器轻载效率的方法.但传统Burst模式会造成谐振腔电压电流剧烈振荡进而增加损耗,甚至引发变压器饱和.该文推导半桥LCC变换器不同模态的简化状态子轨迹.在此基础上,提出半桥LCC变换器的Burst模式简化状态轨迹控制策略.该策略通过控制半桥开关管的开关时间,保证半桥LCC变换器谐振腔无振荡,使变换器稳定可靠地工作在高效率状态.此外,针对极轻载条件下Burst模式的噪声污染问题,该文基于半桥LCC变换器Burst模式的简化状态轨迹,进行能量求解和改进控制,保证半桥LCC变换器Burst模式工作频率在人耳敏感的频带以外,抑制噪声的产生.最后,搭建实验装置对所提出的半桥LCC变换器Burst模式进行实验验证.实验结果证明,上述方法显著提高了半桥LCC变换器的轻载工作效率,消除了谐振腔的剧烈振荡和噪声污染.     

考虑寄生电感的谐振开关电容变换器电压尖峰抑制

基于碳化硅(SiC)器件的谐振开关电容变换器(RSCC)因其软开关特性,适用于高频、高功率密度的场合.但是较高的工作频率使其对线路寄生参数较敏感,易造成开关器件的电压尖峰问题.通过分析RSCC叠层母排模型,该文建立含有寄生电感的等效电路,研究寄生电感对电路运行模态的影响,并推导开关器件电压峰值与寄生电感之间的关系.在此基础上,提出优化叠层母排结构和吸收电容的电压尖峰抑制方案,仿真及实验结果验证了该文电压尖峰抑制方案的有效性和可行性.     

适用于中压领域的V形钳位多电平变换器

多电平变换器在中高压大功率电能变换领域已得到广泛的应用.该文针对中压电能变换领域,提出V形钳位多电平变换器(VMC)拓扑族.在现有IGBT电压等级的条件下,该拓扑族采用较少数量的器件就可以实现中压大功率电能变换,结构简单;同时该拓扑族无需飞跨电容,降低了系统控制复杂度.首先提出VMC拓扑族的构成,包括拓展方式、一般形式以及演化类型;在此基础上研究VMC工作原理及控制方法,分析直接钳位机制和阻断电压分配问题.考虑目前商业主流功率器件电压等级,针对拓扑结构特点,揭示适宜VMC的电压等级;最后通过仿真和实验结果验证了所提拓扑族及控制方法的可行性,也进一步证明了该文理论分析的正确性.     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。     

输出并联型双有源全桥变换器控制技术研究综述

输出并联型双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器具备电气隔离、模块化扩展简单、高变比升降压及功率双向传输等优势,近年来得到国内外专家学者的广泛关注。首先,分析和归纳该类变换器功率平衡的典型控制方案,并从动态特性、模块化程度、传感器数量等方面,对不同控制方案下的研究策略进行多方面对比分析;然后,基于DAB变换器效率和动态性能优化方法,从多模块角度出发,分析组合系统功率平衡与DAB变换器性能优化相结合的一些典型混合控制策略,并从工程角度给出混合控制其他衍生思路及控制策略选取时,需考虑的实际因素;最后,从开关、桥臂、模块和拓扑等方向,对输出并联DAB变换器的容错控制方案进行详细概述并总结全文。     

模块化多电平变换器的新型滑模控制器设计

为了提升模块化多电平变换器(MMC)应用性能,设计了一种MMC的新型滑模控制器(SMC).通过对系统动态的建模分析,得到了系统控制参数之间的关联性及其适用条件,从而指导了SMC的设计.与传统比例积分(PI)控制器相比,SMC应用于MMC时可提供相当的稳态性能,但动态响应更快,同时不会影响计算量,且对系统模型的精确性无要求.基于PSCAD/EMTDC软件进行了所提出控制策略的仿真,同时利用实验室原理样机进行了实验,仿真和实验结果均验证了新型SMC应用于MMC的性能.     

一种基于三有源桥的SiC交直流变换器研究

为实现分布式电源尤其是光伏的灵活接入,提出了一种三端口交直流变换器拓扑结构与设计方案,采用三有源桥DC/DC变换器和三相DC/AC变换器的组合,为分布式电源、负载与电网之间提供灵活的连接方式.研制了基于三有源桥的碳化硅(SiC)交直流变换器样机,设计并调试通讯系统,通过上位机协调各模块执行控制算法,以满足不同工况下交直流混合的控制需要.根据实际应用场景设计了两种工况,并通过仿真和实验测试样机在两种模式下电压控制和主从均流算法的可靠性,同时测定整机运行的效率.实验结果验证了该变换器具有良好的稳定性和较高的运行效率,对交直流混合配电的相关研究具有重要意义.     

谐波补偿下考虑中点平衡的等效三电平调制

中点箝位型(NPC)三电平拓扑在较高电压场合被广泛应用,三电平调制算法和中点均压控制策略是该拓扑的关键技术.此处首先分析了三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)方法的等效关系,指出调节小矢量作用时间与注入零序分量来调节中点电位的等效性.针对传统中点平衡方法不适用于谐波补偿的应用场合,引入基于电压参考矢量和相电流方向判断的改进方法,并给出了在两种调制策略下的等效实现方式.最后,通过实验验证了两种调制算法的等效性以及改进中点均压控制方法在谐波场合的适用性.