反步均流型Buck变换器并联系统的建模与设计

在电感电流连续导通的模式下,提出一种基于反步法的Buck变换器并联系统的均流控制方法.该方法在Buck变换器并联系统状态方程的基础上,引入一个表示电感电流间误差积分的状态量,然后拓展状态向量,得到拓展后的状态方程.针对该状态方程,根据反步法的原理,设计了Buck变换器并联系统的反步均流控制律.仿真结果表明,与未采用均流控制方法相比,基于反步法的均流控制律可以实现良好的均流效果,同时具有较强的鲁棒性.     

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。     

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。     

基于Wigner-Ville分布的CCM Buck变换器非线性分析方法

为了分析Buck变换器中的分岔和混沌现象,提出了一种基于Wigner-Ville分布的时频分析的方法.该方法以连续电流模式(CCM)的电压反馈型Buck变换器为研究对象,依据Buck变换器的工作特性推导出其状态方程,采用Matlab/Simulink建立CCM模式下Buck变换器的数学模型,采用Wigner-Ville分布的时频图作为识别方法,分析在不同输入电压情况下Buck变换器出现倍周期分岔而导致混沌的现象.该方法可以识别和描述Buck变换器的动态过程,更好地分析DC/DC变换器中的谐波、噪声与混沌现象的关系,为改善DC/DC变换器性能奠定了基础.     

新型的单相Buck电路实现功率因数校正

提出了一种不连续电容电压的单相Buck电路实现功率因数校正方法，在不控整流桥后采用LC滤波，选择合适的输入滤波电容值，电容电压工作在不连续模式下，同时使得输入电容电压峰值跟随整流输入电压的包络，可获得单位功率因数．在输出滤波电感后采用并联谐振滤波，解决了Buck电路中输入电压低于输出电压时输入电流波形的畸变问题，使得输入电流为正弦波，同时消除了Buck功率因数校正电路中普遍存在的输出电压100Hz的交流成分．该变换器电路控制简单，由恒定占空比的脉宽调制(PWM)控制．仿真结果和试验电路验证了所提方法的有效性．该电路功率因数为0．99，电流THD值为4％．     

基于PID控制的Buck变换器仿真系统设计

建立了Buck变换器和PID控制算法的数学模型,在此模型基础上,运用C#语言设计了基于PID控制的Buck变换器仿真系统.该系统与普通的仿真系统相比,可方便地修改仿真参数,且能够形象、直观地看出改变PID参数对Buck变换器输出电压的影响,节约了实际调试的时间.     

基于PID控制的Buck变换器仿真系统设计

建立了Buck变换器和PID控制算法的数学模型,在此模型基础上,运用C#语言设计了基于PID控制的Buck变换器仿真系统.该系统与普通的仿真系统相比,可方便地修改仿真参数,且能够形象、直观地看出改变PID参数对Buck变换器输出电压的影响,节约了实际调试的时间.     

零电流开关Buck变换器混沌现象的研究

鉴于软开关DC/DC变换器的应用越来越广泛,由于谐振元件的存在使得变换器的混沌现象变得复杂.本文以Buck ZCS PWM变换器为具体研究对象.借鉴采用模块化的思想,简化了电压反馈控制方式零电流开关 Buck变换器工作状态的分析,建立了变换器不连续导电模式下的系统离散混沌数学模型,为进一步的理论分析和模拟仿真打下基础.根据系统稳定性判据确定了稳定工作区域,得出主要元件参数的稳定工作范围,设计了电压反馈控制Buck变换器的仿真电路,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。     

Buck变换器的自适应终端滑模控制策略

针对Buck变换器的传统滑模控制方法存在滑模系数不易确定,以及系统的动态响应和鲁棒性难以同时提升的问题,提出了一种基于电感电流建立双闭环结构的自适应终端滑模控制策略。该算法基于电感电流建立滑模面切换函数,利用输出电压误差跟踪基准电感电流,通过对李雅普诺夫稳定性的求解确定跟踪系数,规避了常规滑模系数难以确定和基准电感电流不易测量的问题;在该滑模面切换函数上构建了非线性环节,实现了终端双闭环滑模控制方法;通过卡尔曼滤波增益理论对非线性环节的阶数自适应选择,同时提高了趋近速度和收敛速度,有效改善了滑模控制策略的动态特性和鲁棒性互相制约的问题。自适应终端双闭环滑模控制Buck变换器在启动环节能够获得最优的瞬态响应,并有效地抑制电压的过冲量,在负载突变情况下具有最小的电压跌落量和最快的调节时间,有效地解决了动态响应与鲁棒性互相制约的问题,同时提升了系统控制的动态响应和鲁棒性。自适应终端双闭环滑模控制策略物理实现相对简单,在Buck变换器以及其他DC-DC变换器的高精度控制领域具有一定的实用价值。     

谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

针对因消弧线圈引起的故障电流信号微弱,造成谐振接地系统发生单相接地故障识别率进一步降低的情况,考虑故障线路与非故障线路间零序电流波形相似度低的特点,提出一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法。用HHT(Hilbert-Huang teansform)和时频谱带通滤波法处理零序电流波形,构建各线路零序电流波形的时频能量矩阵,结合图像识别中的相似度识别法与综合相似系数矩阵,实现线路接地故障选线。结果表明,该选线方法对噪声干扰、两点接地故障等情况均有效。     

S-LCC型无线电能传输系统补偿网络分析

为分析S-LCC型拓扑结构的无线电能传输系统中补偿网络参数对于传输特性的影响,首先利用双线圈等效电路模型建立回路电路方程并推导出系统输出功率表达式,其次在不同参数条件下讨论系统的恒流恒压特性,确定以最优输出功率为目标的补偿网络参数之间的相互关系,分析负载电阻与谐振电感以及寄生电阻对于系统输出功率的影响,并搭建双线圈WPT实物系统。研究结果表明：可精准确定以最优输出功率为目标的原副边侧谐振电容关系；系统的输出功率随负载电阻的增加而表现出先增加后减少或者先增加后减少再增加又减少的趋势；最佳负载电阻随着谐振电容的减少而先减少后增加,随着谐振电感的减少而先减少后增加,随着寄生电阻的增加而增加。     

电压型CPT系统动态负载恒压输出研究

为解决电压型非接触电能传输（CPT）系统负载动态变化时输出电压不稳定的问题,提出了一种新的控制方法.该方法将原边串联-副边串联（SS）和原边串联-副边并联（SP）的2种电压型拓扑区别对待,前者控制原边谐振电流恒定,后者控制原边电压恒定.针对传统的原边电流恒定的控制方式,理论分析发现SP拓扑更适合用原边电压恒定的方式来控...     

谐振DC环节高频逆变器理论分析及参数设计

对适用于大功率高频感应加热的谐振ＤＣ环节高频逆变器进行了理论分析,提出谐振电感短路电流最佳控制方案,对系统参数、输出电流电压以及谐振ＤＣ环节特性进行了详细的讨论。理论分析将负载作为电阻考虑,避免了将负载看作怦流源时给计算带来的误差。分析结果表明,谐振ＣＤ环节最佳参数仅仅决定于负载电阻和输出频率。     

新型弧焊电源的研制——集成控制可控硅逆变弧焊电源

本文介绍了以半桥串联逆变谐振电路（Ｐ．Ｆ．Ｍ）为基础，利用快速可控硅作开关原件，制造的新型可控硅集成逆变弧焊电源的方法。在控制系统上采用集成控制，通过理论分析与试验结果论述了触发脉冲产生过程及空载电压的建立方式，使该电源具有高效、节能、节材、恒流静特性和动特性好等优点     

基于注入变频信号法的消弧线圈控制器

介绍了注入恒流变频信号法测量系统电容电流的方法,即通过注入恒流变频信号,寻找谐振频率,进而计算系统电容电流。采用陷波滤波法计算谐振电压,利用注入信号法研制出消弧线圈控制器,试验证明其性能良好。     

改进型零转换单相PFC整流电路研究

原有的无辅助开关的软开关单相功率因数校正电路环流能量大。本文通过改变谐振电容Cr取值的大小，减小了环流能量。分析了电流断续状态下的工作原理，所有开关器件都可实现ZVT或ZCT软开关。并详细介绍了单周期控制原理。仿真和实验结果表明，该电路降低了功率管VM1和VM2的通态损耗，并提高了整体电路的效率。     

大容量同步电动机的软起动控制

为了减小大容量同步电动机起动电流并缩短起动时间，提出用恒剩余角控制方法代替恒超前角控制方法，分析了恒剩余角数字控制系统中的一些主要问题： 稳定性、转子位置信号生成、逆变器控制及励磁控制，并给出了解决方法。用在线辨识方法获得的电机参数计算换流超前角，提高了计算的准确性。设计制作了一台７．８ Ｍ Ｗ 同步电动机软起动的数字控制系统。分析和现场运行表明，采用恒换流剩余角控制是减小起动电流并缩短起动时间的有效方法     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．