混合控制ZVS PWM三电平半桥直流变换器

提出一种新型混合控制倍流整流方式ZVS PWM三电平半桥直流变换器,它具有以下特点:①原边四只开关管分为两组,同一组中的开关管的驱动信号相差180℃,而与另一组的驱动信号互补;②它利用输出滤波电感的能量可以在很宽的负载范围内实现原边开关管的ZVS;③输出整流二极管自然换流,避免了因为反向恢复所造成的电压振荡和电压尖峰。④提出的变换器能方便实现同步整流管的自驱动。分析了这种变换器的工作原理,给出了仿真结果。     

三电平LLC谐振变换器中点电压平衡控制方法

针对全桥二极管中性点箝位(NPC)三电平LLC谐振变换器的中点电压偏移问题,此处提出了一种基于五电平脉宽调制(5L-PWM)的中点电压平衡控制方法。首先介绍了5L-PWM策略下变换器工作原理,并分析了不同工作模式下对中点电压的影响;之后提出了根据中点电压偏移情况选择合适工作模式的中点电压平衡控制方法,该方法无需比例积分(PI)控制器,同时在中点电压调节过程中不会造成功率传输波动。最后通过仿真和实验验证了所提控制方法可以有效解决中点电压的偏移问题。     

半桥三电平直流变换器的电容电压控制策略

三电平(TL)直流变换器具有主开关管电压应力为输入电压一半的优点,适用于高压输入场合。本文所研究的四开关半桥TL直流变换器可以实现一次侧开关管的宽范围软开关,而且避免了钳位二极管和飞跨电容带来的可靠性问题。但是主电路以及控制电路的不对称可能造成输入分压电容以及隔直电容的偏压,从而导致主功率管以及整流二极管电压应力增加。本文提出了一种电容电压控制策略,通过调节正负半周占空比以及相位差,实现输入分压电容和隔直电容的电压控制,提高变换器运行的可靠性。最后研制了一台输入800V、输出28V/2k W的原理样机,实验结果验证了偏压理论分析的正确性以及电容电压控制策略的有效性。     

半桥三电平变换器的移相控制

针对4000V高压直流电压输入的变换器,提出了一种半桥三电平电路拓扑,并分析其工作原理和状态,采用移相控制方法实现了开关管的ZVS,并根据输入电压和输出电压的要求,设计出了电路的参数,利用相关仿真进行了验证。该变换器的工作原理在一个2kW的原理样机上得到了验证。     

NPC三电平变换器中点电压控制方法综述

中点箝位型(NPC)三电平拓扑是目前最常用的一种高压大功率多电平拓扑。在NPC三电平变换器的控制中,中点电压波动问题是一个直接关系到系统安全性与输出性能的重要问题,需要妥善解决。目前存在许多种可以抑制NPC变换器中点电压波动的控制方法,这里针对NPC三电平变换器,对其中点电压波动进行了分类并分析了其产生原因。归纳总结了常见的NPC三电平变换器中点电压控制方法,尤其对中点电压的软件控制算法进行了细致的分类和对比分析。     

三电平ANPC变换器中点电压平衡的MPC

针对三电平有源中点箝位型(ANPC)变换器的中点电压平衡问题,提出了一种三电平ANPC变换器中点电压平衡的模型预测控制(MPC)策略。根据变换器拓扑的数学模型,建立了三电平ANPC变换器的虚拟磁链模型;通过对变换器三相负载电流进行采样,计算出中点电压的偏移量;在确保磁链误差在一定范围的前提下,有效减少了中点电压的偏移量,实现了对中点电压平衡的控制。分别搭建了三电平ANPC变换器的仿真模型和实验平台,仿真与实验结果表明所提控制策略易于数字实现且能较好地控制中点电压平衡。     

三电平变换器中点电压平衡问题的研究

为了全面分析中点电位平衡问题，建立了一个三电平变换器的数学模型，分析了三电平变换器中点电位不平衡的原因，详细地讨论了空间矢量控制方法中不同矢量对中点电位的影响。最后，实验研究了一种基于检测直流侧中点电流的方向和直流侧电容电压的大小，来平衡中点电位的滞环控制方法。实验结果验证了该滞环控制方法平衡中点电位的有效性。     

基于功率平衡算法的NPC三电平变换器中点电压控制

分析了中点钳位型三电平变换器的中点电压数学模型,推导出三相功率与零序电压的传递函数。提出一种新型的注入零序电压控制方案,该方案通过控制中点处的零序总功率为0,来实现中点电压的平衡控制。具体方案是,通过计算中点处的三相功率偏差,经PI调节器输出零序电压调制波,经过3 s/2 r坐标变换,叠加至三相基波调制波,并采用SVPWM调制算法实现。仿真显示,方案能够实现中点电压的平衡控制,具有较好的动态响应。     

三电平整流器的PFC及中点平衡控制方法

针对PFC输入电流的THD受电网不平衡、谐波、偏移等畸变情况影响较大的问题,提出了基于能量平衡的同步控制方法,同时引入负载电流的前馈控制,以抑制电网波动和负载扰动,提高系统的动态性能.分析了三相三电平整流器的数学模型,设计了一个中点电压控制数字补偿器,以抑制上下电容电压不平衡引起的中点电压波动,同时利用粒子群优化算法对中点电压平衡控制器的限幅值进行了优化设计,降低了中点电压调节对输入电流THD的影响.在所搭建的2.4kW的实验样机上,验证了控制方法的有效性,满载条件下输入电流THD＜5%,中性点电压偏差小于5V.     

一种三电平逆变器中点平衡的控制方法

本文对二极管箝位型三电平逆变器的中点平衡问题进行了探讨。文中推导并建立了三电平逆变器完整的数学模型。提出了一种只需检测各相桥臂电流和中点电压波动方向即可实现中点平衡的控制方法。同时，这种方法保留了空间矢量PWM方法的优点。实验结果验证了这种控制方法的正确性和可行性。     

一种基于虚拟空间矢量的三电平NPC变换器中点电位平衡控制方法

为了解决中点箝位式(NPC)的三电平变换器拓扑结构容易导致直流侧中点电位不平衡和传统虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)在大调制比的情况下无法维持中点电位平衡的问题,在虚拟空间矢量脉宽调制的基础上,对虚拟零矢量、虚拟长矢量和虚拟中矢量进行了进一步的研究后,对这三个虚拟电压矢量的定义进行了改进,得到了一种改进的控制方法,使在高调制比下依然可以控制中点电位的平衡。从而与传统虚拟空间矢量脉宽调制方法相比,改进后的虚拟空间矢量脉宽调制方法让可控范围变大,整体的控制效果更好。最后进行了仿真,其结果证实了该控制方法在大调制比的情况下可以维持直流侧中点电位的平衡。     

双向半桥三电平LLC谐振变换器

在此提出一种双向半桥三电平LLC谐振变换器,其结构完全对称。半桥三电平结构的电压应力小,仅为输入电压的一半。采用改进的同步控制策略,变换器在不同增益下,只需要通过控制开关频率,就可以实现正向工作和反向工作的自由切换。在增益等于1时,可以在任何工况下实现所有开关管的零电压开关(ZVS)开通;在增益不等于1时,低压侧开关管可始终实现ZVS开通,高压侧可实现ZVS开通或零电流开关(ZCS)开通。在此提出一种空载启动方案,可解决变换器在空载启动时,产生冲击电流的问题。最后,设计了一台4.8 kW样机进行实验,实验结果验证了空载启动方案以及双向控制策略的有效性。     

半桥变换器桥臂电压平衡控制方法的研究

针对半桥电路在已有峰值电流控制中的电容电压不平衡的问题,对其原因进行了分析。介绍了一种通过电荷控制同时进行电容电压平衡控制和电感电流反馈控制的方法。对半桥电路的电荷控制方法建立了控制模型,并对双闭环控制稳压电源的内外传递函数给出了通用的表达式。对建立的控制模式进行了预测结果与测试结果的比较。测试结果表明本文提出的控制方法可以稳定控制半桥电路电容电压,建立的控制模型可以准确预测电路传递函数。     

Z源三电平中点钳位逆变器中点电位平衡控制方法

针对Z源三电平中点钳位逆变器,分析直通状态对逆变器中线电流的影响,结果表明,直通状态的注入不会引起中点电位失衡,据此研究一种基于载波调制的中点电位平衡控制方法。该方法利用双调制波理论消除中点电位的低频振荡,但由于双调制波技术无法消除中点电位的直流偏移,故提出对直通占空比进行前馈补偿以抑制此类失衡。该补偿方式不会产生额外的开关动作,因此不会增加逆变器的开关损耗。仿真及实验结果均证实了所提出的中点电位平衡控制方法的有效性。     

三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究

建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。     

宽范围输入三电平半桥LLC变换器混合控制

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下的电压增益曲线。其次,分析了变频控制的工作区间与软开关特性,推导得到了移相控制下实现软开关的最小占空比。通过混合控制策略,在升压时采用变频控制和在降压时采用移相控制,相较于全变频控制和全移相控制,混合控制可在较小频率变化范围内对电压进行升降压,在全增益范围内实现软开关,获得较宽的电压增益范围,提升了变换器的效率。最后,通过仿真和输入500～800 V/4.5 kW实验样机验证了所提出混合控制策略的有效性。     

全范围内中点电位平衡的三电平变换器调制策略

中点电位的平衡是保证中点钳位型三电平变换器安全可靠运行的必要条件。因此,提出了一种可在全功率因数、全调制度范围内维持中点电位平衡的调制策略。该调制策略的特征为在1个开关周期内只有3次开关动作,并提出了适合于该调制策略的中点电位恢复算法。与基于载波的脉宽调制和虚拟空间矢量调制方法相比,所提出的调制策略能在很大程度上降低开关损耗,并且具有较好的输出电压波形质量和较强的中点电位控制能力与恢复能力。最后,通过实验对比了现有的调制策略,验证了所提调制策略的可行性和优越性。     

中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究

简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。     

带飞跨电容的三电平全桥直流变换器输入中点电压的自平衡分析

输入中点电压平衡问题通常是三电平拓扑的研究重点,但是在现有的文献中针对三电平全桥(TLFB)直流变换器的输入中点电压平衡问题还没有深入分析。针对TLFB直流变换器,给出其详细的模态分析,进而揭示其中点电压偏移的原因,并说明飞跨电容能带来中点电压自平衡的功能。首先通过对比无飞跨电容的三电平半桥(TLHB)和TLFB变换器的供电模态,指出在对管关断不一致的情况下,TLFB电路也会出现单个分压电容提供负载电流的模态,从而导致输入中点电压偏移;之后针对带飞跨电容的TLFB电路进行模态分析,证明即使在对管关断不一致的情况下,飞跨电容的引入能极大缓解中点电压的偏移,从而实现自平衡;最后分析稳态情况下偏移电压的影响因素,推导带飞跨电容的TLFB电路中点电压稳态误差的数学表达式,该表达式能够对TLFB变换器中飞跨电容的设计提供理论指导。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

一种新的三电平NPC变换器中点电位平衡控制策略

三电平NPC变换器相较传统两电平变换器来说具有较多优点,但其特殊的拓扑结构也带来了中点电位不平衡问题。在简化三电平SVPWM算法和虚拟空间矢量的基础上,提出一种将两者混合的中点电位控制方式。即在低调制度环境下,调用简化三电平空间矢量算法,并参照中点电位与中点电流的实际情况,确定怎样选择重叠扇区的归属或改变七段式开关矢量序列;在高调制度时则可利用虚拟空间矢量能够控制中矢量的优势来抑制中点偏移。最后在Matlab中建模并进行仿真,结果证明了这种控制方式能够在高低调制度区域明显抑制中点电位波动与偏移。