非接触电能传输系统双模控制式交直交变换器

针对传统非接触电能传输系统中初级回路主电路的不足,提出了一种可工作于Buck和Boost2种控制模式的新型交直交变换器,该变换器不仅有效地解决了传统非接触电能传输系统中大容量滤波电容和DC/DC调压环节所引起的电流冲击、成本高、控制复杂等问题,而且通过2种模式的切换和其对应的开关管占空比的调节可实现输入电压大范围波动时的谐振电流恒幅控制。分析了该变换器的拓扑结构和工作原理,阐述了变换器在2种模式下的切换控制策略,并给出了仿真验证结果。     

高功率光伏应用的多级Z源/准Z源逆变器拓扑的比较

讨论了2种现代拓扑结构的多电平变换器(或者逆变器),适用于高功率的光电应用,提高了效率,降低了总的谐波失真(THD).相对于传统类型的逆变器而言,多级逆变器表现出以下优点:在使用低开关频率时依然可以提供比较高质量的电能输出,决定了开关损耗、谐波滤波器的大小.通过分析多级Z源/准Z源逆变器拓扑结构,比较它们的效率、THD、所需半导体器件的数量,在相同的条件下使用MATLAB/Simulink对这2种拓扑结构进行模拟仿真,根据结果选择其中更合适的多级拓扑结构.     

开关电容DC-DC变换器的输出特性及控制模式

探讨了开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器的输出功率及频率特性,提出了频率极限和功率极限概念,并得出了极限频率的确定方法,进而讨论了开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器的控制模式,频率极限由变换器固有的充放电时间常数决定,因此减小开关管导通电阻及串并联电容器的等效串联阻抗是提高变换器输出功率的关键,集成化是改善开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器输出的较好途径,计算机仿真及实验结果证实了以上结论。     

DC-AC型非接触电能传输系统变换器设计

提出了适用于DC-AC型非接触电能传输(CPT)系统的新型电路拓扑,并采用不对称DC-AC变换器实现了该新型拓扑。该拓扑简化了DC-AC型CPT系统的电路结构,简化了和系统的控制方式,减少了次级回路电能变换的损耗,提高了整体系统的效率和功率密度。介绍了采用该变换器的电路拓扑和控制策略,对采用该变换器后的CPT系统进行了建模,并在此基础上对系统进行仿真研究,给出了实验结果,对分析和仿真结果进行了验证。     

开关电容DC－DC变换器的效率及其改善

将开关电容网络应用于ＤＣ－ＤＣ变换器，并从能量的角度研究了其效率，得出一个对各种开关电容变换器均适用的公式。提出几种能改善效率的开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器新拓扑结构。计算机仿真和实验结果均与理论分析一致。     

开关电容DC—DC变换器的效率及其改善

将开关电容网络应用于ＤＣ－ＤＣ变换器，并从能量的角度研究了其效率，得出了一个对各种开关电容变换器的无适用的公式。提出了几种能改善效率的开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器新拓扑结构。计算机仿真和实验结果的均与理论分析一致。     

一组基于可控开关电容的高频谐振功率变换器

变频控制是谐振功率变换器常用的调控手段,但是宽范围变化的工作频率会降低磁性元器件的性能且增加设计复杂性.文中提出一组基于可控开关电容(SCC)控制的谐振功率变换器,通过改变谐振回路的等效电容可以在恒定工作频率下完成谐振变换器的输出调控.对各种不同SCC拓扑进行了分析比较,论证了所提出SCC结构的优越性.然后枚举了SCC结构在二阶和三阶谐振变换器中的应用,并详细分析了一种基于半桥移相控制的SCC-LCL-T型谐振变换器的工作特性.最后,通过仿真和实验验证了所提出的SCC结构应用于谐振变换器拓扑的有效性和可行性.     

高频软开关逆变器的控制分析

在50kHz交叉联正激直流环节软开关逆变器工作频率难以提高的基础上，研究了kHz并联正激直流环节软开关逆变器新的控制方案，直流变换器改为20个200kHz正激变换器并联工作，通过一定的控制形成200kHz的直流脉冲电压，逆变器以100kHz的采样频率有限单极性控制，仿真结果表明该控制方案可行，功率管的开关频率提高，开关损耗下降，该方案有助于减小变换器的成本，体积和重量，改善变换器输出特性。     

电力电子变换器开关拓扑的图论分析方法

提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,用于判别给定拓扑的电力电子变换器的开关路径,为分析变换器的开关模式提供了一种新的方法。同时,通过将变换器实际开关电路模态与电路设计的正常工作模态比较,可以判断变换器是否存在非设计要求的潜在开关路径,以便设计者及时对变换器的开关结构进行改进。最后,以三相PWM整流器和零电流谐振开关电容变换器为例,进行了详细的应用研究分析,验证实例证明了所提出方法是正确和有效的。     

考虑非纯阻性负载阻抗匹配的无线充电系统

为了提高电能传输效率，提出一种基于动态电容和Boost-Buck变换器的无线充电非纯阻性负载阻抗匹配的方法。可根据负载变化来改变电容和Boost-Buck变换器开关管占空比，分别补偿负载的虚部与实部，从而达到最佳阻抗点以提高系统传输效率。在MATLAB/Simulink环境下搭建系统仿真模型，并建立系统实验平台。仿真与实验结果表明，当接不同性质负载时，所提出阻抗匹配方法的系统传输效率都比未进行阻抗匹配时的高，最大系统传输效率可达83.14%,比无阻抗匹配提升了3.21%。同时，在等效阻抗为18～35Ω时，系统传输效率均保持在80%以上，具有阻抗匹配范围大的性能。     

具备故障电流阻断能力的改进型子模块及特性

实际工程中如何实现直流故障电流的阻断是基于模块化多电平换流器(multilevel modular converter, MMC)的柔性高压直流输电(flexible high voltage DC transmission based on MMC, MMC-HVDC)系统中亟须研究与解决的关键问题之一。在分析已提出的子模块拓扑的基础上,提出一种带有双向开关的钳位双电容子模块(clamp double capacitor bidirectional switch sub-module, CDCBSSM)。该子模块拥有双电容,可以输出3个电平,发生故障时将电容反向串联进故障回路中,利用电容的反向电压在抑制故障电流的同时迫使钳位二极管处于偏置状态从而快速切断故障电流且闭锁后电容电压较为稳定。与其他子模块拓扑相比,该子模块单位电容下所需功率器件的数量最少,具有良好的经济性。在MATLAB仿真平台上对该子模块的故障阻断特性进行验证,仿真结果证实该子模块在阻断直流故障电流方面有效,且各功率器件的电压应力也和理论分析相吻合。     

无电解电容的宽范围输入电压半桥LLC数控开关电源设计

目前半桥LLC谐振电源中大多采用电解电容进行滤波,针对电解电容的电解液挥发产生的寿命低缺点。本设计采用了高寿命的CBB电容来代替电解电容进行滤波。但CBB电容容值低,滤波效果差,带来电压纹波大,输入电压范围宽的问题,因此本设计以STM32作为主控芯片,采用变频控制(PFM)与变脉宽控制(PWM)相结合的控制方法解决这一问题。经试验验证,本设计在使用CBB电容代替电解电容,宽输入电压范围的情况下,能够在一定的电压纹波内达到稳压效果,可以实现电源的高寿命。     

具有内在负载电流反馈的单级并联PFC变换器

针对中小功率场合,提出一种新型单级功率因数校正变换器的拓扑,分析了其工作原理.该AC-DC变换器具有内在负载电流反馈,在轻载情况下,能在保持占空比不变的同时,自动减小输入功率,具备拓扑简单、电容承受电压低和开关电流应力小等优点.通过仿真实验,研究了该电路拓扑的输入性能指标.实验结果表明,应用电路拓扑的实验装置,功率因数较高,输入电流的谐波满足IEC1000-3-2 Class D 的要求.     

静电除尘用高频高压功率变换器

介绍了一种应用串联谐振技术设计的静电除尘高压电源用的高频高压功率变换器,分析了主电路和控制电路的结构和工作原理,并给出了实验结果和实验波形.     

可变速抽水蓄能发电技术的应用与进展

 可变速抽水蓄能可成为电网负荷频率控制、平衡可再生能源发电出力波动的有效手段。论文在介绍可变速抽水蓄能整体结构的基础上,重点介绍了交交方式和交直交方式变频励磁单元的拓扑和构成。说明了交交方式具有器件少、可靠性高、易于大容量化等优点,但存在频率只能整数倍减小、无法实现大范围连续调节、响应速度较慢等缺点。而交直交方式具有频率可大范围连续调节、响应速度较快等特点,其性价比呈快速上升趋势。分析了机组在发电方式和电动方式时运行的变速原理和调节过程。通过发电出力与转速的关系曲线说明通过转速控制实现最佳出力的过程。通过泵类负荷输入功率与转速的关系,描述了电动方式下调节转速对电网功率调节的作用。综合考虑能量平衡、波动负荷与可再生能源发电出力跟踪控制及电压稳定控制的需求,形成参考功率。在此基础上,采用d-q解耦方法实现可变速机组有功与无功功率的控制。最后,通过电网功率调节、电压波动控制及风电功率波动抑制示例,阐述了可变速机组对电网运行的控制作用。     

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.     

基于模块化多电平换流器电容均压控制的环流抑制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电压波动导致相间环流过大的问题,在设计MMC子模块均压的基础上,提出一种将低通滤波器与并联的多个准比例谐振(quasi proportional resonant,QPR)控制器结合的新型环流抑制器.首先介绍MMC基本拓扑结构及分析MMC桥臂子模块电压波动与桥臂环流的机理关系,然后提出基于MMC电容均压控制的环流抑制策略,最后在Matlab/Simulink中验证该方案的有效性与可行性.仿真结果表明,MMC子模块电容电压波动幅度较小,并且MMC中高频与低频环流均在合理范围之内.     

采用变结构控制改善DC-DC变换器的性能

提出将串并电容组合结构开关电容网络与传统Ｃｕｋ ＤＣ－ＤＣ变换器相结合,并采用变结构控制方法,令串并电容组合结构的阶数随输入电压而变化,以确保Ｃｕｋ ＤＣ－ＤＣ变换器在很宽的输入电压动态范围内普遍具有较高的转换效率,提出令开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器的拓扑结构随着输入电压的变化而改变,从而解决了开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器中输入电压动态范围和转换效率之间的矛盾。实验结果表明,提出的方法是可行的。     

一种改进的MMC电容电压均衡控制方法

电容电压排序法是一种简单有效的MMC电容电压均衡方法,传统的排序算法会导致子模块反复投切,造成器件开关频率过高,增加了MMC的运行损耗.为此提出了一种改进的方法,即由允许的电容电压偏差大小和桥臂电流计算出维持子模块电压均衡所需的最小排序频率,并将排序频率控制在该最小值处,减少了不必要的子模块投切次数,从而在较低的开关频率下维持各子模块电压的均衡.在Simulink中搭建了MMC仿真模型,对改进前后的两种方法进行对比,仿真结果表明:改进的排序法能够有效降低开关频率,降幅可达70%.     

基于零电压直流均压电路和分层控制的中压级联有源滤波器

级联有源滤波器拓扑结构简洁,可不经变压器直接接入中压配网,但级联单元的数目大,控制繁杂,并且直流侧电容电压存在不均衡问题。该文提出一种中压级联有源滤波器分层控制策略,分离系统上层主功能控制和下层单元控制,扩大主控制计算的时间裕度,实现较复杂的控制算法,并保证系统动态响应速度;同时提出一种硬件辅助箝位电路及其软开关控制策略,实现直流侧电容能量交换与均压控制,并且通过相位与模式控制使辅助回路开关零电压(zerovoltage switching,ZVS)运行,提高辅助回路效率,降低开关噪声。仿真和实验研究证明:分层控制策略与软开关辅助箝位措施是实现中压级联有源滤波器的有效方法。