非理想Buck Boost连续工作方式的平均法建模和仿真

开关变频器的高频化、软开关技术,以及新的控制技术和新的拓扑结构等给开关变换器的建模带来了许多亟待解决的问题,以往建模过程中的一些理想化假设将会引起很大偏差。本文借鉴三端开关器件模型法、时间平均等效电路法、能最守恒法的基本思想,研究了非理想Buck Boost在连续工作模式下的电路模型,揭示了考虑寄生参数建模的必要性,对实际应用有较大的指导意义。     

直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法

直流微电网系统的能量需要双向传输,为了解决双向交错并联变换器相间不均流的问题,本文研究了一种应用于直流微电网系统的交错并联双向Buck/Boost直流变换器的含有同步整流调制的带占空比分配的控制方法。本文描述了变换器的运行原理,然后对变换器的调制方式与控制方法进行了详细分析。该方法在传统的PI控制方法上引入了占空比再分配方法,根据每相电感电流的大小调节每相占空比,既能实现稳定的输出电压电流,也能自动实现两相均流,同时该方法可拓展到多相变换器,并且同步整流控制也使得变换效率更高。最后,搭建了低压侧为40~120 V,高压侧为200 V,输出功率为5 kW的仿真模型。仿真模型验证了理论分析的正确性。     

一种基于Buck/Boost电路的新型微逆变器功率解耦电路

针对微逆变器中存在的二次功率扰动问题,提出了一种新型四开关功率解耦电路。详细分析了基于Buck/Boost电路的新型功率解耦电路的4种工作模式,推导了采用脉冲能量调制控制策略原理,并对电路关键参数进行设计。该电路并联在逆变器交流输出侧,不仅能够明显抑制母线电压和直流输入侧电流中的二次纹波,而且可以将大电解电容替换成小容量长寿命的薄膜电容。最后,仿真实验验证了该拓扑的有效性和合理性。     

基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控

提出了一种基于ESAC(Energy Systems Analysis Consortium)标准的分布式电源系统稳定裕度监控方法,推导出当分布式电源系统不满足稳定裕度要求时,源级开关电源输出阻抗与负载级开关电源输入阻抗之间的约束关系。在此基础上,利用外加小信号电流扰动法实现了基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控,并给出了具体实现电路。最后,以双Buck级联分布式电源系统为例,通过仿真证实了该监控方法的可行性与优越性。     

Buck变换器的多频率矩阵模型及其在分布式供电系统中的应用

电力电子变换器是频域内典型的单输入多输出系统,当输入某一频率的扰动信号时,变换器各状态变量既包含扰动频率分量,也包含与扰动相关的边带频率成分。在包含多个电力电子变换器的分布式供电系统中,一个变换器的开关纹波为另一个变换器的扰动,这种相互作用在某些情况下可能会导致母线电压差频振荡从而影响系统电能质量。然而,传统小信号模型以单个变换器的分析和设计为背景提出,主要用于描述变换器的低频特性。由于这些模型忽略了开关变换器的很多固有特性,因此不能准确地分析上述变换器之间在开关频率附近的相互作用。为此,提出了一种新的矩阵小信号模型并以Buck变换器为例进行了详细的说明。该模型可以准确地描述变换器的单输入多输出特性,并解释分布式供电系统中电力电子变换器相互作用导致的母线电压差频振荡现象。对比结果表明,传统的平均小信号模型和多频率小信号模型都是所提出的矩阵模型在不同情况下的近似。仿真和实验结果证明了所提模型的准确性和有效性。     

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.     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

一种超导电源研究与设计

本文介绍了一台FAIR（Facility for Antiproton and lon Research）项目预研的超导磁铁电源设计与研究。文中首先详细介绍了该电源所采用的由多相同步整流技术、无损平均电流测量技术所构成的拓扑结构。介绍了电源采用的控制拓扑和设计中所涉及的一些软硬件技术细节。最后通过一些波形和数据介绍了整个方案的设计结果。     

零扰动补偿控制电流模式Buck变换器

针对峰值电流模式开关功率变换器系统普遍存在的次谐波和混沌不稳定行为,本文提出了一类零扰动补偿抑制新思路。结合峰值电流模式Buck变换器中输入和输出量之间的稳态关系,给出了简化的零扰动补偿控制条件,构建出相应的控制方程及模拟实现电路,基于傅里叶级数分解导出了系统分岔边界方程,确定出控制参数的可控范围。最后,给出了零扰动补偿控制效果的仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性和所提零扰动补偿控制思路的有效性。     

基于改进离散法的含输入滤波器电流型Buck变换器稳定性分析

基于系统精确的状态方程,数值仿真研究了含输入滤波器电流型Buck变换器的稳定性问题.结果表明,输入滤波器参数Rf增大会引起系统慢时标意义下的低频振荡,Buck变换器控制参数k的增大则会引起系统快时标意义下的次谐波振荡.提出了一种改进离散法,建立了系数矩阵不可逆时系统的离散映射模型,并结合仿真结果对系统的稳定性进行了分析,给出了系统的稳定性边界.最后,还将本文结果与现有输入滤波器设计标准进行比较,指出了标准不足之处.