反激式光伏并网微逆变器不同工作模式的研究

反激式光伏并网微逆变器常用的工作模式有不连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)两种。在分析反激式逆变器工作原理的基础上,从控制策略、关键参数设计以及功率器件的电压电流应力3方面对工作在两种不同模式下的逆变器进行设计和比较,分析两种模式的优劣,并借助Matlab仿真软件进行验证,为反激式逆变器工作模式的选择及电路参数的设计提供参考。     

交错并联磁集成Boost变换器的稳态性能分析

提出交错并联磁集成Boost变换器的八种不同工作模式,包括两种连续导通模式(CCM)、两种临界导通模式(CRM)和四种非连续导通模式(DCM),并计算了各工作模式下的等效电感。在各模式中分析变换器的稳态相电流纹波、总输入电流纹波,并进一步得到各模式之间转换时的负载电流值(即负载电流边界值条件)。通过分析变换器的各工作模式,从而得到电压增益、相电流纹波及总输入电流与占空比、耦合系数之间的关系。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

CRM模式APFC电路中磁芯的设计与计算

有源功率因数校正(APFC)有临界连续导通(CRM)和连续导通(CCM)两种模式,其中对于100W以下的小功率场合,CRM模式APFC最常用。笔者尝试从一些电磁学中的基本公式出发,结合对升压电感的实际工作情况,详细推导了在CRM模式中磁芯大小及气隙的计算公式。     

混合导通模式三相三电平VIENNA整流器控制策略

对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(THDi)。最后通过5kW三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(PF)接近于1。     

单端初级电感变换器拓扑的LED电源设计

单端初级电感变换器(SEPIC)拓扑结构的转换器既可以实现升压,也可以实现降压,而且转换效率也很高,可作为LED的驱动电源.讨论了LED对驱动电源的要求和SEPIC拓扑的电流连续导通模式(CCM)、临界连续模式(TM)和断续导通模式(DCM)的工作原理,重点论述了TM下的工作机制,并阐述SEPIC拓扑电路的器件参数选择原则.在此基础上设计了SEPIC电路,结合相关的控制芯片,对电路进行PWM和PFC,实验结果证明了分析的正确性.     

基于SiC二极管的CCM Boost PFC电路设计与损耗分析

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路是25W以上照明电器的重要组成部分。通过对连续导通(CCM)模式Boost PFC电路二极管关断过程中功率MOSFET和二极管工作过程进行分析,结合Si C二极管反向恢复特性,研究连续导通模式下采用Si C二极管的Boost PFC电路工作特性和损耗特性。样机与实验验证了在220V输入电压和320W输出功率时,采用Si C二极管连续模式下Boost PFC电路在效率和THD方面有着更优的性能,对于中大功率的LED照明驱动器有很好的应用前景。     

混合导通模式Boost PFC的控制策略研究

工作在宽负载输出应用场合的Boost PFC变换器(如不间断电源)单独采用连续导通模式算法和断续导通模式算法时存在电流畸变问题,本文针对此问题提出了混合导通模式控制策略。详细分析了混合导通模式控制策略的工作原理及其控制优势,基于DSP设计了相对应的数字控制解决方案,仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性、可靠性。     

180°导通方式无刷直流电机换相转矩脉动研究

无刷直流电机(BLDCM)换相转矩脉动一直是业界关注的问题,但仅限于120°导通模式。文章研究了180°导通模式无刷直流电机在换相期间的转矩脉动变化,并与120°导通方式转矩脉动进行了比较。理论分析和仿真结果表明:电机在低速区域,120°导通模式比180°导通模式转矩脉动变化小,而在高速区域,180°导通模式比120°导通模式转矩脉动变化小。研究结果为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供了一种新的控制策略。     

连续三态模式开关前置型准Z源高增益Boost变换器的特性

为了全面了解开关前置型准Z源Boost变换器的性能，对其在连续三态模式(continuous triple-state mode, CTSM)下的工作原理和稳态特性进行了深入分析。相比于传统的电流连续导通模式(continuous conduction mode, CCM)和连续双向导通模式(continuous bidirectional conduction mode, CBCM),CTSM下该变换器保留了功率管电压应力相等且约为输出电压一半的优点，但是具有更高的电压增益；此外，电感L₂的体积大幅度减小，开关管实现了零电流开通，且所有二极管能自然关断。通过一台280 W/100 kHz实验样机验证了理论分析的正确性。实验表明，输出电压400 V条件下，在全负载范围内CTSM都具有显著的效率优势，其最大效率为97.1%。     

Boost PFC变换器的无模型预测电流控制

升压型功率因数校正(Boost PFC)变换器在中轻载运行时存在电感电流的断续导通模式,采用线性的比例-积分(PI)控制器难以有效地控制平均电感电流,导致输入电流存在较为严重的畸变。为改善输入电流质量,基于变换器统一的超局部模型并结合预测控制思想,建立了无模型预测电流控制器以生成合适的占空比控制信号并提高电流环路的响应速度。该方法在克服控制器对系统参数依赖的同时,有效地提高了变换器在电流连续导通模式和断续导通模式时的电流控制性能,避免了额外的模式识别算法或硬件检测电路。     

固定导通时间半滞环脉冲序列控制Boost变换器研究

针对工作于电感电流连续导电模式的脉冲序列控制开关变换器存在的低频振荡问题,提出了开关变换器的固定导通时间半滞环脉冲序列控制技术,分析了固定导通时间半滞环脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器的工作原理及其控制规律。研究结果表明,半滞环脉冲序列控制消除了脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器存在的低频振荡现象。     

变导通时间控制临界连续模式反激PFC变换器

提出了一种变导通时间(variable on-time,VOT)控制临界连续模式(critical conduction mode,CRM)反激功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的控制策略。引入输入电压和反激变压器辅助绕组电压参与CRM反激PFC变换器开关管的导通时间控制,解决了传统恒定导通时间(constant on-time,COT)控制CRM反激PFC变换器功率因数(power factor , PF)低和总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)高的问题。分析传统COT控制CRM反激PFC变换器和VOT控制CRM反激PFC变换器的工作原理,实验验证结果表明,VOT控制CRM反激PFC变换器比传统COT控制CRM反激PFC变换器具有更高的PF值和更低的THD。     

倍压Boost-APFC变换器的改进型单周期控制

阐述了单相倍压Boost有源功率因数校正(Boost-APFC)变换器拓扑的工作原理以及传统单周期控制算法的特点。基于电感电流混合导通模式的工作条件,并针对电感电流连续模式下的单周期算法在电流断续模式下的失效,提出了改进型单周期控制算法。该算法针对电感电流断续模式下存在的电感电流采样误差,引入电流修正系数对采样电流进行修正。同时,对单周期算法中的稳态部分进行改进,使其能够适用于电感电流混合导通的情况。改进型单周期控制算法能够使倍压Boost-APFC电路从轻载到满载的全功率范围获得较高的功率因数。基于PSIM仿真软件平台对控制算法进行了仿真,试制了4.8 k W的实验平台和控制板。仿真和样机实验结果均表明理论分析的正确性。     

基于能量单元法的无刷直流电机导通区转矩脉动

在对无刷直流电机(BLDCM)非导通相二极管续流进行分析的基础上,利用能量单元法对非换相期间(导通区)电磁转矩脉动进行量化分析,推导出了PWM调制方式下导通区转矩脉动计算的公式。结合混合动力电力驱动的电路结构,采用了在三相逆变桥入端加上双向直流变换器的驱动拓扑结构与相应的控制策略,消除了BLDCM在导通区内非导通相的续流现象,从而抑制了导通区内的电磁转矩脉动。实验结果验证了该方法的有效性,提高了BLDCM在混合动力车中的应用精度。     

高压直流换流器单阀触发导通的基本电路分析

高压直流输电工程调试是建设的最后环节,对期间的电气量录波进行分析涉及到单阀触发导通及电流不连续工况的理论问题。高压直流输电系统晶闸管的触发采用单脉冲等间隔触发方式,解锁期间出现换流器单阀间歇导通等情况,需配置补脉冲功能才能使两阀导通产生连续电流。开路电压试验时换流器以单阀间歇导通工况为主。特高压的第二阀组投入时,换流器在出口端由旁路开关短路时进行解锁,也会出现单阀间歇导通及两阀歇导通的电流不连续工况。结合实际工程的设备参数,特别是缓冲RC回路参数,并考虑阀控的补脉冲功能,对此进行分析研究,得出换流器单阀导通的等效电路。     

一种单极式多模态宽范围输入电压无电解电容LED驱动器

为了在高、低输入电压条件下均实现高的系统效率、优化的母线电压及无电解电容,提出一种多模态LED驱动器。通过添加一个双向开关,LED驱动器可以在适当的模态下工作,当有效输入电压为220～240V时,双向开关关断,拓扑工作于半压输入模式(halfvoltageinputmode,HVIM),高输入电压由输入电容均分,升压电感工作于临界导通模式(boundaryconductionmode,BCM)。当输入电压为100～120Vrms,双向开关导通,拓扑工作于全压输入模式(full voltage input mode,FVIM),输入电容的电压等于输入电压,升压电感工作在非连续导通模式(discontinuousconduction mode,DCM)。同时,这2种模式下均可以实现软开关。该文详细介绍所提拓扑结构,工作原理以及分析设计。最后,通过额定功率为100W的样机验证了可行性和有效性。     

基于180°导通模式的无刷直流电动机控制系统研究

无刷直流电动机传统的120°导通模式,在每60°电角度需要进行开关切换使电流换相,在电流变化的过程中会产生较大的转矩脉动,从而影响无刷直流电动机的控制性能。针对无刷直流电动机开关切换时电流变化所产生的转矩脉动,分析了180°导通模式下的电流在不同转速范围内的变化过程,指出了在高速状态下,相比传统的120°导通模式,180°导通模式能抑制换相时间的增加,使相电流快速达到稳态,减小转矩脉动,但在低速状态则不利于缩短开关切换时间和抑制转矩脉动。采用TMS320F2812和电机内置的霍尔传感器以及相应的驱动模块,对电机两种导通模式进行了对比实验,验证了理论分析的正确性。     

基于改进恒导通时间控制的临界连续导通模式Boost功率因数校正变换器

为改善临界连续导通模式(BCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器输入电流总谐波畸变率(THD),该文提出一种改进恒导通时间(COT)控制,分析改进COT控制对输入电流THD和变换器效率的影响;通过改进电流过零检测(ZCD)电路实现电感电流过零信号的提前检测,补偿信号传播延时的影响,缩短甚至消除反向谐振过程,改善输入电流THD的同时不增加控制的复杂度.最后,该文搭建一台160W BCM Boost PFC变换器实验样机,验证所提改进COT控制的可行性和有效性.     

一种简易的无刷直流电动机直接转矩控制

无刷直流电动机的直接转矩控制,通常划分为6个扇区,由于分区较宽,会导致较大转矩波动。通过对无刷直流电动机二二导通模式和三三导通模式进行分析,为了更加有效地降低转矩脉动,结合两种导通模式,实现一种12扇区无磁链观测的二三导通模式直接转矩控制系统,通过实验验证该方法可行性和有效性。     

分布式组合Buck LED驱动电路及其定纹波控制策略

为了解决传统滞环电流控制存在负载调整能力差、输出电流范围窄等问题，基于三路组合DC-DC Buck驱动电路，提出一种定纹波控制策略，并结合第三代半导体GaN开关器件，提高变换器功率密度和效率。分析了三路组合Buck驱动电路的工作特性及其定纹波控制策略，对驱动电路工作于连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)进行统一数学建模，推导小信号模型和相应控制方程，进行电路关键参数设计。最后，搭建一台1.8 kW分布式三路组合Buck实验样机与一台采用GaN开关器件的单路Buck驱动器。仿真和实验结果表明，输出功率600 W时，样机最高效率可达99.54%;电路能自适应调节开关管导通和关断时间，提高系统的动态性能；电路工作在CCM和DCM两种模式，实现了10%～100%宽范围调光和电感电流定纹波控制；通过直接控制电感电流平均值，提高恒流调光精度，恒流调光精度小于1%。