三种BUCK谐振型PWM DC/DC变换器的比较

谐振型PWM软开关变换器具有工作频率高、效率高、电磁干扰小、控制和调节特性好等优点,已经成为软开关变换器的研究热点。以三种谐振型PWM软开关BUDK电路为例,从拓扑结构、开关损耗及电压电流应力等几方面进行分析比较。     

基于SVPWM的三相混合开关电流型整流器的优化控制策略研究

本文针对一种三相混合开关PWM电流型整流器电路拓扑进行改进,并提出了一种优化的空间矢量控制策略。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势。使用优化的电流型空间矢量进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率,减小了系统滤波元器件的成本和体积。电路仿真以及实验结果均验证该优化的混合开关整流器在大功率场合下可实现高功率因数运行,并有很好的谐波抑制效果。     

基于混合开关的三相双重整流桥电流型脉宽调制整流器

阐明了大功率三相脉宽调制(PWM)整流器对改善电能质量的重要意义.提出了适用于大功率场合的基于混合开关的双重整流桥电流型PWM整流器拓扑.该整流器采用晶闸管和可控开关管组成具有PWM功能的三相电流型整流器,在降低大功率整流器成本的同时达到降低输入电网的电流谐波和控制直流侧功率的目的.分析了该整流器的工作原理,通过分析总...     

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。     

三相混合开关电流型整流器的优化方法

针对一种三相混合开关PWM电流型整流器电路拓扑进行改进,并提出一种优化的空间矢量控制方法。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势,并能有效地降低对电网造成的谐波污染。使用优化的电流型空间矢量进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率,减小了系统滤波元器件的成本和体积。电路仿真以及实验结果均验证该改进的混合开关整流器使用优化的空间矢量控制可实现高功率因数运行,并有很好的谐波抑制效果。     

基于晶闸管的静止同步补偿器的建模与实现

通过对静止同步补偿器(STATCOM)换流过程的分析,说明基于晶闸管的电压型和电流型STATCOM的基本原理,建立并求解基于三相回路方程和功率平衡方程的数学模型。提出当工作角度满足要求时,电压型晶闸管STATCOM可吸收无功,电流型晶闸管STATCOM可发出无功。构建了12脉冲电压型晶闸管STATCOM样机装置,实验验证了电压型晶闸管STATCOM的可行性。实验结果表明,电压型晶闸管STATCOM在其工作范围内能吸收连续可调无功功率。装置工作电流谐波小,具备普通STATCOM装置的优点,可用于电力系统无功补偿领域。采用该装置可以降低STATCOM的成本,实现国产化。     

大功率三相电流型晶闸管SVPWM整流器多桥并联技术

研究了一种新的三相电流型PWM整流器(CSR)的拓扑结构及其多桥并联技术.每个并联的整流桥单元均采用普通三相晶闸管(SCR)整流桥和直流回路串联的IGBT来共同完成SVPWM功能,多个整流桥单元采用一种基于矢量合成原理的并联技术.对于N个整流桥单元并联的大功率PWM整流器,任意整流桥单元都具有相同的SVPWM调制特性和相同的开关频率,而整个整流器的等效开关频率为单个整流桥单元的N倍.该方法不仅保留了传统SVPWM技术的所有优点,而且实现简单、成本低廉,是电流型PWM整流器实现低谐波、高效率、大功率的一种较好选择.     

大容量链式STATCOM150Hz优化PWM控制策略的研究

正在研制的±50Mvar链式静止无功发生器(Cascade STATCOM)主开关管将采用集成门极换向晶闸管(IGCT),受其开关频率限制,主逆变器的调制方式选择范围有限.本文研究大容量链式STATCOM的150Hz优化脉宽调制策略,给出了150Hz优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析.针对链式逆变器特有的直流电容电压不平衡问题,研究了脉冲循环换位机制在直流电容电压平衡控制方面的性能.在±18kvar链式STATCOM的原理样机上实现了本文设计的150Hz优化PWM控制,实验结果表明这种控制策略能够符合工程设计要求.     

3WM控制电抗器的软开关设计

针对一种新颖PWM控制电抗器的拓扑及原理,提出并设计了软开关电路,在不增加控制开关情况下,实现了主功率管和辅控续流管的零电压零电流关断(ZVZCS)。文中对软开关实现的工作过程作了详细分析。仿真和实验结果表明,采用软开关设计的PWM控制电抗器,有效抑制了主功率管的关断过电压,减小开关损耗,提高了工作可靠性。引言自20世纪70年代末期以来,晶闸管控制电抗器(TCR)与晶闸管投切控制电容器(TSC)共同组成的混合型静止无功补偿装置(SVC),因其拓扑简单、控制方便、可靠性高等特点,被广泛应用于输配电系统的无功功率补偿。TCR无功补偿…     

基于交错调制PWM技术STATCOM系统的研究

针对静止同步补偿器(STATCOM)系统,采用并联H桥变流器拓扑结构提高STATCOM装置的补偿容量。同时,对并联H桥直流侧电容进行数学分析,结合交错调制PWM技术,提出一种适合于并联H桥拓扑下STATCOM系统控制策略。研制电压1140V、容量500kvar的STATCOM装置,试验结果证明了该策略的优越性与正确性。     

结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器

针对谐振极型零电流软开关逆变器的拓扑电路的辅助开关较多所导致的逆变器体积大、成本高、效率低以及控制策略复杂等问题,提出一种结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器拓扑电路,逆变器的每一相仅使用了1个辅助开关、1个谐振电感、1个谐振电容和2个辅助二极管来完成电路谐振。因此,该拓扑电路可以减小逆变器体积,降低成本,简化控制策略和提高效率。分析了逆变器在不同模式下的工作原理,给出了软开关实现条件和实际参数设计过程,建立了辅助电路功率损耗的数学模型。制作了一台2 k W的单相实验样机和一台6 k W的三相实验样机,实验结果表明该逆变器的主开关和辅助开关器件都可以实现零电流软开关。该软开关逆变器可以降低损耗和提高效率。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

Analysis and implementation of a new zero current switching flyback inverter

In this paper, a novel zero current switching (ZCS) flyback inverter in discontinuous conduction mode (DCM) is proposed. In the proposed flyback inverter, the ZCS for the primary switch is achieved by adding a simple auxiliary circuit to the conventional flyback inverter. Also, the auxiliary switch is turned on and turned off at ZCS condition. Therefore, the switching losses of the switches are negligible, which increases the efficiency and allows higher switching frequency and more compact design. The resonant auxiliary cell is activated only in short transition times that makes its conduction losses negligible. Furthermore, the voltage overshoot of the main switch is limited during the turn-off process, which allows utilization of lower voltage metal-oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) with low conduction losses and low cost. The detailed operation of the flyback inverter with auxiliary circuit and design considerations are presented. Simulation and experimental results are presented to verify the performance of the proposed inverter.     

用接触器和晶闸管组成的混合开关切换三相电容器

对三相无功补偿电容的切换，本文提出了用小电流晶闸管和普通接触器组成无弧接触器，用简单的触发电路使接通时冲击电流，分断时无电弧，而且成本很低。     

推挽正激移相式双向DC-DC变换器研究

为了提高双向DC-DC变换器的动态响应特性,并降低电路拓扑中开关管电压应力、提高系统功率密度,本文通过详细分析推挽正激电路工作原理、环流问题以及箝位电容选择依据,提出结合移相式BDC与推挽正激电路提高DC-DC变换器的动态响应特性以及整体性能。电路拓扑中的ZCT方案实现了主开关管ZCS关断,更容易实现软开关,降低电流应力,减少损耗,提高系统功率传输能力,更加适用于中等功率场合。     

PSPICE和Matlab在IGBT动态仿真中应用

简要分析了目前常用的电力电子仿真软件PSPICE(Simulation Program with IC Emphasis)和Matlab的主要性能特点及在电力电子仿真中的适用程度。绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)开关回路在关断瞬间由于感性负载的作用常会伴随着擎住效应,对IGBT器件本身会造成严重的损伤,因此必须在IGBT器件两端并联缓冲电路．以实现对器件的过压保护。缓冲电路的拓扑结构有多种．过压保护的效果也不一样。应用以上两种仿真软件对IGBT开关回路进行动态仿真研究．比较并分析了两种缓冲电路在IGBT关断瞬间的不同过压保护效果。并且说明了PSPICE和Matlab仿真结果的差异及其原因。     

新型Buck软开关电路的设计与仿真

Buck变换器在电力电子及传动中得到了广泛的应用,为了减少其工作过程中的开关损耗和开关噪声,本文提出了一种新型Buck软开关电路拓扑结构图,将谐振电路与主开关并联,谐振过程则不受负载电流大小的影响;主开关导通前先使辅助开关导通,实现了主开关和辅助开关的零电压开通和关断。本文详细分析了软开关过程,并推导了谐振电路参数和辅助开关最小占空比计算公式,仿真结果表明了所设计电路的正确性。     

新型高压动态无功补偿装置的研究

为解决当前高压无功补偿领域采用常规机械开关投切电容器组开关合闸时触点弹跳产生过电压,分闸时易重燃及不可频繁操作,而采用串联固态电子开关需要相应的动、静态均压及同步触发电路导致系统结构复杂且成本较高的问题,提出一种基于新型高压投切开关的高压动态无功补偿装置。该装置采用降压变压器、交流接触器、低压可控硅构成新型高压投切开关,利用变压器短时过载与空载运行来投切电容器组完成无功补偿。理论推导及仿真试验均表明该装置具有响应时间快、投入无涌流、无关断过电压、价格适中的优点,证明该装置特别适用于中等容量的高压无功补偿系统。     

一种串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑分析

提出了一种新型串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑。采用全桥结构产生电压方波,经并联式双串联谐振LC网络后,在LC串联支路上产生交流电流,电平钳位网络输出稳定的直流电压,在开关损耗小的前提下,其调压范围变宽。采用频率控制,避免了由开关导通和关断时间不均匀引起的损耗和温升过大等问题。通过MATLAB仿真和实验验证,证明了所提出的拓扑的正确性。     

带无损缓冲的新型三相反激式功率因数校正器的研制

提出了一种新颖的基于反激式变换器的三相功率因数校正器,讨论和分析了该电路的校正原理、关键参数和性能特点,并介绍了两种实用的零电压过渡方案,通过仿真和实验证明了理论分析的正确性.