基于纹波补偿的恒定导通时间控制Buck变换器

针对恒定导通时间(COT)控制的Buck变换器,在输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)较小时出现次谐波震荡问题,提出了一种基于纹波补偿的恒定导通时间控制技术。通过引入输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)的纹波电压补偿,使反馈电压的纹波得以增强,从而改善系统的稳定性。仿真和实验结果表明,采用提出的方法,当输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)较小时,系统仍然具有较强的稳定性。     

非隔离单相半桥UPQC直流纹波分析及其影响抑制

非隔离单相半桥统一电能质量调节器(UPQC)两侧变换器的脉动功率差将在直流电容及分电容上产生复杂的多倍频电压纹波,各次电压纹波会对串联侧变换器的补偿电压有不同的影响,降低串联侧变换器的补偿效果。为了抑制直流电压纹波影响,利用等效电容电流模型计算直流电容电压表达式,分析直流纹波及非线性负载对补偿电压的影响路径,并仿真验证其正确性。针对分电容电压纹波和非线性负载对电压补偿效果的影响,提出一种抑制多倍频纹波影响的补偿电压特定次谐波控制策略。最后,基于SiC器件建立了非隔离单相半桥UPQC实验平台进行实验验证,实验结果表明在非线性工况下,所提控制策略将补偿电压THD从12.2%降低至2.4%,相比于传统控制可以减少约70%的直流电容需求。     

基于TTA的不平衡负载下APF纹波电压抑制策略

在此提出一种基于改进时域变换检测电路(TTA)的控制策略,能够有效降低负载异常条件下纹波电压宽度,减小所需电容容量。所提方法通过将TTA检测出的基波负序叠加到指令电流来抵消由3次谐波引起的有功功率纹波,并通过公式推导验证其正确性。仿真与实验结果表明,该方法能够消除直流侧电压二倍频振荡,降低有源电力滤波器(APF)电容容量并保持良好的补偿特性。     

APF直流侧纹波电压分析及新PI控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)在应用中直流侧电容值的选择问题,给出了一种基于直流侧纹波电压的分析方法,该方法可将纹波波动率控制在设定的范围内.对直流侧电压进行适当控制,使得在特定的电容容量条件下,电压纹波波动率达到最小值,以取得良好的补偿效果.为了控制APF直流侧纹波,提出了一种采用直流侧输出电压偏差平方值的模糊PI控制方法,同时采用空间矢量脉宽调制(SVPWM).仿真和实验结果证明,该方法能减小直流侧电压纹波,平稳直流侧输出电压.     

常规型Cockcroft-Walton倍压器的纹波补偿

常规型Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ－Ｗａｌｔｏｎ倍压器中,以驱动频率为基频的快速周期性波纹是影响其输出直流高压稳定性的重要因素之一。在其低压端注入一个人工合成信号,经电容柱传递到高压端后可补偿纹波。在１０段模型倍压器电路上进行了纹波补偿的实验。结果表明,纹波的各次谐波均得到有效的抑制,输出直流电压纹波的有效值减小到补偿前的６．３％。     

复合控制型低纹波PWM AC/DC-DC变换器

在PWM AC／DC-DC变换器中,通常采用大电容滤除前级整流产生的纹波。但在某些应用场合,滤波电容不能太大。如果只用较小的电容滤波,变换器输出电压的纹波较大。本文提出了前馈及局部负反馈控制方案,即利用变换器直流中间环节的纹波移相控制芯片UC3875的移相角,使输出电压产生与采用这种方式前反相的纹波,调节这种纹波的幅度就可以减小输出电压纹波,在此基础上,本文增加了局部负反馈环节,进一步降低纹波。仿真和实验结果表明了方案的可行性。     

直流纹波抑制器及其优化控制策略

储能系统,直流供电系统,单相交流整流系统(如铁路牵引系统)等的直流母线纹波电压对系统的稳定运行存在直接威胁。基于此,本文提出了一种直流纹波抑制器及其直接电压优化控制策略,所提控制策略能够根据实际纹波电压值来抑制纹波电压,确保母线电压的稳定。相比其他抑制装置与控制策略,本文所提拓扑简单且利于实现,所提控制策略降低了传统控制策略的计算复杂度,同时无需额外装设系统电流传感器,现场的适应性更强。仿真与实验结果验证了本文理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。     

降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)将在直流电网的发展中发挥重要作用,通过控制和拓扑的方式降低MMC中子模块电容电压纹波幅值,有望降低对模块电容器容值、体积、成本的需求,是实现直流系统换流器轻型化设计的必由之路。该文首先分析MMC中子模块电容电压的波动产生机理,揭示电压波动与相间环流的耦合作用机理;其次,对国内外学者在降低MMC电容电压纹波幅值方面的研究现状进行分类阐述,指出附加控制方法和改进拓扑方案各自的优缺点。最后,对MMC轻型化设计研究领域未来的研究方向进行展望,指出附加控制方案更具工程实用价值,为最大化降低电容电压纹波幅值,需要对不同的拓扑和控制类方案进行联合使用。     

三相有源滤波器直流侧电容与电压波动关系分析及设计

有源滤波器的直流侧通常配置很大的电解电容,电解电容器的电压纹波额定值较低,损耗较大,应对电容值做出合理选择以避免内部发热。面对大容量的谐波补偿要求,并联有源滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)需要进一步降低系统体积和成本。针对电容值与直流电压纹波关系这一问题,分析了三相SAPF补偿系统的瞬时功率流动,得到对直流电压波动有影响的功率分量,并在特定的负载条件下求取了振荡功率的积分值,得到电容能量波动的精确值,提出了一种考虑电容纹波电压关系的电容容量优化设计方法。利用MATLAB仿真模型并与其他文献比较,验证了所提思路及结果的正确性及有效性。     

MMC的电容电压纹波效应及其对换流器优化设计的影响分析

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)子模块上存在电容电压波动,是影响MMC分析和设计的重要因素。现有研究通常只关注电容电压纹波给器件电压应力和桥臂内部环流带来的影响,很少关注其对MMC交、直流端口输出特性的影响。揭示了电容电压纹波对交流输出电压和电容电压直流分量的影响机理,提出了基于标幺值的纹波效应偏差解析计算模型,可以根据运行工况准确求解出交流参考电压和子模块电容电压直流分量。在交流输出侧,计及纹波效应偏差影响可以扩大MMC线性调制区,提高MMC交流侧额定电压,降低桥臂额定电流。对于子模块电容电压,纹波效应给电容电压直流分量带来的偏差起到了降低电容电压峰值的作用,可以降低所需电容值。计及纹波效应偏差影响的参数优化可以使MMC的成本、体积和损耗都得到相应的下降,尤其是可以使电容用量得到大幅下降,使MMC的体积和成本得到显著优化。数字仿真结果验证了所提出的纹波效应理论及优化设计方法。     

单相整流滤波电容纹波电流的数学模型与分析

整流滤波用电解电容容值的改变不光影响输出电压,还会影响电容本身的纹波电流,进而对损耗和电容本身的寿命带来影响。本文建立了滤波电容纹波电流的数学模型,利用Saber仿真结果和计算结果对比验证了模型的正确性。基于所建立的数学模型分析了容值变化对纹波电流和电容损耗以及电容寿命的影响,分析发现：随着容值的增加,电容的纹波电流会随之增加,电容损耗增加至极值点后逐渐减小。最后,进行了实验验证,进一步完善了滤波电容的选取依据     

低输出电压纹波三态PCCM CUK PFC变换器

提出了一种具有低输出电压纹波的三态伪连续导电模式(PCCM)CUK功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略。在CUK变换器的中间储能电容(过渡电容)上串联一个开关管,使得中间储能电容电压在一个开关周期内存在3个工作状态,进而获得低输出电压纹波和快速的负载动态响应速度。分析了三态PCCM CUK PFC变换器的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时通过一个200 W的实验电路验证了结论的正确性。结果表明三态PCCM CUK PFC变换器具有输入功率因数高、输出电压纹波小和动态响应速度快的优点。     

Z源逆变器在风电并网系统中的电容电压纹波抑制策略

风电并网系统中Z源网络的电容电压纹波影响电容参数的选择,增大了系统体积和成本。传统的脉宽调制策略是将一个开关周期的直通时间平均分为6份,分别插入不同的状态矢量之间。该文提出一种抑制Z源网络电容电压纹波的改进脉宽调制策略,通过分析有效状态矢量和直通零矢量下Z源网络电容电压的升降,可在一个开关周期内直通时间总和不变的前提下,改变不同状态矢量之间的直通零矢量时间,有效减小Z源网络电容电压的最大峰值。仿真与实验结果表明,与传统调制策略相比,所提方法减小了风电并网系统中Z源网络的电容电压纹波,从而在相同系统参数下降低了所需电容量。     

提高频率与纹波特性的自适应导通时间控制器

针对伪固定频率自适应导通时间控制器频率特性差与输出纹波大的问题,提出了一种新颖的内部补偿改进方案。一方面通过在内部导通时钟电路中加入校正补偿方案,提高了系统开关频率的稳定性;另一方面在每次高端功率管导通时,在基准上开始叠加与开关周期呈正比的斜坡补偿信号,并在同步续流管关断时,使叠加信号复位,降低了输出反馈端对纹波的要求。该设计方案已在一款基于0.5μm BCD工艺的单片DC-DC控制器芯片中得到验证,测试结果显示,系统工作频率稳定在400kHz,随输入输出电压变化小于5%。负载电流从0～6A的突变中,输出电压的上升与下降沿的跳变小于70mV,且稳定后的纹波小于20mV。     

考虑电容ESR的Buck变换器输出纹波电压精确建模

针对Buck变换器传统输出纹波电压分析不够精确的问题,提出了考虑电容等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)的纹波电压建模方法,较之传统的纹波电压分析方法,文中提出的建模方法不仅能反映其非线性本质特征,而且该建模结果具有较高的精度。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,研究结果可为高精度Buck变换器分析和设计提供理论依据。     

PR控制在APF纹波电压控制中的应用研究

针对有源电力滤波器(APF)直流侧纹波电压存在会直接影响直流侧电容值的选取问题,以提高控制精度、减少直流侧电压纹波为目标,提出了一种APF直流侧纹波电压比例谐振(PR)控制方法,同时采用了一种改进的i_p-i_q谐波检测法。改进法将低通滤波器(LPF)用积分延时增益模块代替,增加了谐波滤除的精度,提高了系统控制进度。PR控制法利用所加入的谐振环节,使PR控制器在跟踪电流指令时,可消除稳态误差,从而减少纹波电压,在实际工程应用中解决了直流侧电容的选取问题。最后对所提方法进行了仿真和实验验证。     

单极性SPWM全桥电压纹波补偿

单相逆变器在实际应用时,直流侧输入电压包含2倍于输出频率的纹波。纹波越大输出谐波含量越高。为抑制输入电压纹波的影响,在分析输入电压纹波来源及表现形式的基础上,提出一种根据其幅值与相位补偿开关管导通时间的改进型正弦脉宽调制技术(SPWM)。利用调制信号的周期特性,采用循环查表方式简化补偿策略,提高补偿速度。仿真及样机实验表明该调制方法可有效减小输入电压纹波对系统输出谐波的影响,提高输出质量。     

直流系统纹波电压智能测控装置设计

直流系统中存在较大的纹波电压,一方面影响电容寿命,另一方面影响输出电压质量.通过分析提出了智能纹波电压控制方法的实现原理,并采用单片机与PLC有机结合控制的方法,设计出智能纹波电压监控电路,有效地解决纹渡电压的影响.     

输出电压纹波控制两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器

研究了两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的工作原理,为了简化两开关PCCM Buck-BoostPFC变换器的控制器设计,在分析单相PFC变换器输出电压纹波的基础上,提出了输出电压纹波反馈控制算法。该算法采样PFC变换器的输出电压,通过计算得到输出电压纹波值来实时调整电流控制环的补偿系数,无需增加额外的硬件电路,利用数字信号处理器的编程方式即可实现。仿真与实验结果表明,当负载功率发生大范围变化时所设计的系统具有快速动态响应能力。     

单相整流滤波电容纹波电流的数学模型与分析

整流滤波用电解电容容值的改变不仅影响输出电压,还会影响电容本身的纹波电流,进而影响损耗和电容本身的寿命.建立了滤波电容纹波电流的数学模型,利用Saber仿真结果与计算结果对比验证了模犁的正确性.基于所建数学模型,分析了容值变化对纹波电流和电容损耗以及电容寿命的影响,随着容值的增加,电容的纹波电流会随之增加,电容损耗增加至极值点后逐渐减小.最后进行了实验验证,进一步完善了滤波电容的选取依据.