具有有源缓冲电路的软开关脉宽调制式变流器

提出了一种新的零电压转换脉宽调制式(PWM)直流——直流变流器．该变流器加设了一个新的有源缓冲器．该变流器中所有半导体器件都能在精确的或接近于零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)的情况下开通和关断．主开关和主二极管中无附加的电压和电流应力出现，辅助开关和辅助二极管中出现的电压和电流应力也在容许值之内．该变流器结构简单，成本低，易于控制，在轻载条件下也能正常运行．文章详细分析了其工作原理，提出了有源缓冲单元电路的设计过程，并通过一个脉宽调制式升压变流器的实验原型验证了该变流器的预期工作原理和理论分析．在满输出功率情况下，其主开关的损耗和整个电路的损耗大大降低，由此提升了变流器的总效率。     

一种新的电压高转换率的升压变流器

提出了一种新的具有高输入-输出电压转换率的升压变流器,该变流器含有两个升压电感和两个开关管,并采用一个耦合两个升压电感电流通道的辅助变压器,通过恒频控制可在较宽的负载范围和输入电压范围内实现对维持输出电压的调节。由一个1kW的实验原型电路证实了该变流器的性能。     

三电平变流器直流电压平衡控制方法

为研究三电平变流器直流电压平衡的问题 ,建立了三电平变流器的数学模型 ,详细分析了空间矢量脉宽调制(PWM)的特性和直流环电容电压平衡调节的基本原理 ,提出了一种新型的基于交流电流方向检测的直流电容电压平衡控制方法。该方法通过实时检测三相交流输出电流方向得到方向函数 ,利用该函数选择一个 PWM周期内不同电压矢量作用时间来控制中点电流的方向 ,实现电压平衡。该方法可以使得直流电容电压的平衡不受变流器功率因数过低和功率流向的影响。     

电网电压波动下储能变流器控制策略研究

研究接入点电网电压波动下风电机组储能变流器的控制策略,以提高其应对接入点电网电压波动情况下的应变能力．根据三相电路瞬时功率理论实现储能变换器的有功和无功功率的解耦控制．仿真和实验结果表明,在电网电压发生波动时,储能变流器能给电网提供无功支撑,支持其快速恢复．     

电网电压不平衡下储能变流器能量最优控制策略

针对电压不平衡时储能变流器（Power Conversion System, PCS）出现网侧电流波形畸变严重且峰值过大等问题,提出了电网电压不平衡下储能变流器能量最优控制策略.该策略通过控制目标参数k、电网电压不平衡度与瞬时功率波动、网侧电流不平衡度和网侧电流峰值的关系图深入分析了参数k、电网电压不平衡度对系统能量运行的影响,并在此基础上侧重抑制电流幅值及抑制功率波动两个控制目标,加入寻优算法,提出k参数仅在［-1,0］内选择的电流限幅储能变流器能量最优控制策略.仿真实验结果表明：该策略能通过k参数和电流限幅策略更加快速有效地将电流峰值限制在最大允许峰值,并且进一步减小功率波动,提升PCS的有功功率输出能力,体现了对储能变流器运行的能量优化.     

调整双馈风力发电机无功功率的风电场并网点电压控制

由于风能的波动、负载的变化、线路故障等原因,使得风电场并网点的电压经常发生波动.电压的波动会影响发电机的功率解耦性能,尤其是电压跌落过大可能造成风电场发电机的大面积脱网及当地电网电压崩溃,因此稳定风电场并网点的电压是风电场安全运行的一个基本要求.针对此问题,提出一种同时利用网侧变流器和定子侧无功进行电压控制的改进方案.该方案在低电压故障期间,机侧变流器控制转换为无功优先,在机组允许条件下,通过调整注入转子无功电流的比例系数实现向电网注入最大的无功功率.对典型网络结构风电场的仿真分析结果验证了改进方案同有功优先方案和仅转换为无功优先的方案相比具有明显的优越性.     

降低有源功率因数校正变流器电压应力的方法

单级功率因数校正变流器的研究已经得到比较广泛的展开 ,但其在大功率变流器中的实际应用却受到较高开关电压应力因素的限制 ,为此分析了单级功率因数变流器产生高电压开关应力的内在原因。提出了降低过高电压应力的几种方案 ,并进行了电路分析和仿真实验。根据实验及电路分析结果 ,串联电容充电、并联电容放电方案以及变压器绕组电压负反馈方案在降低开关管电压应力方面是二种优化的解决方案。     

组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

DPFC系统参数设计方法研究

设计了一套分布式潮流控制器装置参数设计方法,由线路潮流变化范围确定串并联侧变流器的容量,按分布式潮流控制器的功率模型和功率守恒原理,确定串联侧注入输电线路的最大基频电压幅值、流过串联侧变流器的电流以及并联侧变流器向系统注入的电流和电压,再根据逆变器输入输出电压的关系确定直流电容电压和变流器的开关参数.最后验证参数设计方法的正确性,使用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了一套分布式潮流控制器接入10 kVA输电系统进行仿真实验,显示DPFC能快速有效改善系统的电压和潮流的能力,证明本文的装置参数设计方法的正确性.     

基于模糊PI控制的双级式储能变流器运行特性仿真分析

针对储能变流器不同工作模式切换过程中母线电压波动大、并网谐波含量高等问题，研究一种由双向DC/DC变流器和双向PWM变流器构成的双级式储能变流器（PCS），分析了其电路模型与工作原理.在双向DC/DC变流器控制系统的电压外环处设置模糊PI控制器来减小充放电切换过程中的电压波动.利用Matlab/Simulink软件建立了双级式储能变流器仿真模型，对恒功率控制模式下的运行特性进行仿真.仿真结果表明：系统能实现充放电控制的无缝切换，同时直流母线电压更平稳，网侧电流谐波含量减少.     

一种隔离型双向软开关DC/DC变换器

针对双向DC/DC变换器存在的开关损耗高等问题,提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。该变换器由对称的拓扑结构组成。在电感和变压器漏感的作用下,变换器中的开关元件能够在较大的负载范围内实现零电压开关,同时在脉宽调制的控制下,二极管实现了零电流关断。这些措施减小了开关损耗、电压电流应力以及电磁干扰。分析了工作原理和开关过程,研制了一台500 W的试验样机并进行了试验。试验结果证明:在轻载和重载的条件下,所有的开关管都能够零电压导通,同时二极管能够在电流为零(ZCS)的情况下自然关断。     

一种新型的电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致成本增高,损耗加大,限制了其实际应用.提出了一种Buck型电压源换流器(BVSC),该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用2个高频开关,即可取得较好的输出波形.为了进一步解决大功率应用时的高频开关的局限性,还提出了一种新型的双频控制Buck型电压源换流器(DBVSC),DBVSC在BVSC的基础上附加了一个双Buck变换器,使原BVSC工作在高频,仅处理谐波功率,而附加的BVSC工作在低频,处理基波功率.DBVSC既可以改善换流器输出电流波形质量,又可以减小系统损耗,提高功率等级,特别适合于大功率应用.推导了基于单周控制思想的控制方程,运用简单的控制电路实现要求,通过仿真研究,证实了理论分析的正确性.     

高压谐振型DC-DC变换器的调压调频控制方案

为解决高压开关电源高频化过程遇到的变压器分布参数对性能影响的问题 ,采用谐振变换器技术方案 ,通过调整回路参数 ,使变换器工作在谐振状态 ,减少了系统的损耗。建立了包含 Buck变换器、谐振变换器、高压变压器和倍压整流器的直流高压开关电源系统仿真模型。通过仿真 ,分析了谐振变换器工作过程 ,研究了主回路电气参数对谐振变换器的影响。仿真说明谐振变换器工作在感性状态开关损耗较小。实验结果验证了仿真分析的正确性。     

LLC谐振变换器的谐振模式原理及最大增益分析

LLC谐振变换器具有高效率功率变换和宽范围输入电压适应性的突出优势,但是关于变换器最大增益的研究还存在明显不足.为此,以LLC谐振变换器的最大增益为研究对象,根据串并联谐振的进行过程对变换器的谐振模式进行了划分,即变换器可分为欠谐振、完全谐振和过谐振3种谐振模式.当变换器工作在完全谐振模式时,变换器增益达到最大值,对应的开关频率称为临界频率.最后,通过建立变换器状态方程推导得到最大增益和临界频率的时域表达式,并结合仿真和实验验证了理论分析的准确性.     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。     

一种基于负载电压换流的新型ZCS-PFM变换器

为实现一种结构简单,高效、高频、低电压应力,控制简单的软开关升压变换器,提出一种零电流软开关脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)变换器,并以其在boost变换器的应用为例分析了其工作原理、软开关实现条件以及该电路的设计方法.仿真和实验结果表明:该变换器在较宽的输出电压、输入电压、...     

全桥零电压开关─脉宽调制变换器的小信号分析与最优控制

全桥移相式变换器的４个开关可以在零电压下导通，而保留脉宽调制（ＰＷＭ）变换器易于控制、开关应力低的特点。作者对全桥零电压开关（ＺＶＳ）ＰＷＭ变换器（软开关ＰＷＭ变换器）进行了小信号分析，建立了最优控制模型，给出了变换器幅频与相频特性的计算结果，以及全桥（ＦＢ）ＺＶＳ－ＰＷＭ开关稳压电源动态补偿网络参数最优化的计算举例。结果表明，应用最优控制方法可使这类电源的瞬态性能指标有显著改进。     

Boost型ZVT-APFC电路的实验研究

零电压转换(ZVT)变换器是一种性能优良的软开关电路，与一般的零电压准谐振电路相比，其功率开关管的谐振电压应力较小。对Boost型的ZVT软开关电路及其改进型电路进行了比较，推导出工作过程的各种状态，并设计了应用UC3855 APFC的控制芯片的ZVT单相整流电源，给出了仿真、实验结果和主要参数的设计。实验表明，该电源具有损耗低、效率高、开关噪音小等优点。     

基于DC/DC变换器的新型软开关电路研究

提出一种理想的PWM控制零电压零电流软开关升降压DC/DC变换器 ,分析其工作原理 ,并讨论了实现零电压零电流开关 (ZC ZVS)的条件 ,最后给出仿真实验结果 .