基于开关等效模型的全桥ZVS PWM DC—DC变换器的小信号建模

结合全桥ZVS DC—DC变换器的软开关工作特点，利用PWM开关等效模型，推导出了全桥ZVS DC-DC变换器的小信号模型。应用这种小信号模型，依据变换器动态性能指标，可以正确设计全桥变换器各元件的参数，使这种软开关变换器的性能得到进一步提高。通过对小信号传递函数的幅一频及相一频特性的分析，证明了这种模型具有物理意义清晰、计算简单等优点。     

新型大降压比DC-DC变换器的开关流图建模

提出一种具有大降压比的新型 DC-DC变换器,首先讨论了该变换器的电路拓扑和电感电流连续状态下的工作模态,然后基于开关流图方法对该变换器进行建模并得到占空比与输出电压之间传递函数的小信号模型,从小信号模型中发现右半平面零点的存在.使用 MATLAB对相关模型进行仿真验证,并给出了硬件样机的部分测试波形.仿真结果验证了右半平面零点的存在以及所建数学模型的有效性.     

一种开关变换器统一能量守恒平均模型

针对不同开关变换器模型与拓扑结构密切相关,转换困难的问题,依据能量守恒平均原理,建立连续模式下隔离和非隔离buck、boost、buck-boost变换器统一直流和小信号模型,并给出开环传递函数。将变换器中寄生参数及储能电感折算到与输出电容串联的支路中,在考虑寄生参数影响的同时,减小变换器结构上的差异。所建立的模型可以通过拓扑因数的选择,方便的实现不同变换器模型的转换,有利于各种变换器的比较研究。该模型同样适用于含有同步整流结构的情况。仿真分析表明,模型能够准确描述变换器的频域特性,验证了理论推导的有效性。     

宽电压范围高速低压发电机交直变换器的平均电流控制策略

基于双管Buck-Boost变换器,提出一种高速低压发电机交直变换器的平均电流控制策略。高速低压发电机的输出电压宽,低频电压纹波大,难以直接应用于低压直流供电系统,需要对发电机的输出电压进行稳压变换。同极性的双管Buck-Boost变换器适用于宽电压范围输入场合。基于平均开关模型,建立双管Buck-Boost变换器同步工作模式的非理想低频小信号模型,推导关键的传递函数,分析输入参数变化、负载变化以及右半平面零点对控制环路稳定性的影响,提出高稳定性和低输出纹波的宽输入电压平均电流控制策略。通过SABER仿真软件,验证宽电压输入双管Buck-Boost变换器平均电流控制的可行性,设计一台10倍输入电压变化范围的原理样机并进行实验测试,验证了所提出控制策略的可靠性和有效性。     

移相全桥电路的小信号建模与仿真

小信号模型对于研究变换器的动态特性,变换器各元器件参数的设计有着十分重要的作用。本文从Buck电路出发,结合了移相控制以及零电压开关的原理,建立了移相全桥变换器的小信号模型。并通过对该电路的传递函数的幅频相频特性的分析,验证了该模型的正确性。     

一种适用于新能源并网的谐振升压变换器

谐振变换器由于可实现开关器件的软开关而十分适用于高压大功率场合。由此提出了一种适用于新能源并网应用场合的谐振升压变换器,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时具有开关管零电压开通和近似零电压关断以及整流二极管零电流关断的优点。此外,相比于传统谐振变换器,该变换器在整个负载范围内开关频率变化范围小。阐述了该变换器的工作原理和工作特性,讨论了谐振网络参数的选择,给出了具体的控制电路,并通过一台100V/1k V、1k W的原理样机验证了该变换器的工作原理,最后给出实验结果。     

移相全桥ZVS—PWM变换器控制系统的设计

介绍了移相全桥ZVS—PWM变换器的基本电路结构,并给出小信号模型,在此基础上研究该变换器的双闭环控制系统,然后结合实际参数,主要讨论在频域下对变换器补偿网络的设计问题,并通过MATLAB对开关变换器系统的开环以及补偿后的传递函数进行了频域分析。用Simulink模块搭建了电路仿真模型,观察有扰动输入时输出电压与输出电流的波形,实验证明该控制系统满足要求。     

SG3525在Buck直流变换器中的应用

针对Buck变换器这样一个非线性、时变、周期性系统,采用平均开关模型方法建立了CCMBuck变换器的小信号模型,得到了相应的交流小信号传递函数。利用SG3525实现有源超前滞后补偿网络对闭环系统进行了校正,实验结果验证了模型和控制方法的合理性。     

开关变换器及其控制环路的建模综述

对开关变换器及其控制环路的建模方法进行归纳与总结。将开关变换器的建模方法分为连续建模和离散建模,或基于电路分析的建模和基于数学推导的建模。在此基础上,结合控制环路的建模,将开关变换器及其控制环路的建模方法分为平均建模、离散建模和考虑边频的建模3大类。根据此分类,系统分析平均法、离散时间法、采样数据法、描述函数法、多谐波小信号法以及谐波状态空间法的原理和特点,揭示各种建模方法的区别与联系,以及优缺点和适用性。以应用最为广泛的平均法为例,首先采用时间平均等效电路建模方法,得到基本开关变换器的等效电路模型,推导用于频域特性分析的8个完整的功率级传递函数。其次,针对电流型控制的平均小信号模型无法揭示次谐波振荡,以及传统采样保持系数无法适用于不同平均小信号模型的问题,提出通用的采样保持系数。最后,给出综述结论并进行研究展望。     

Buck变换器的多频率矩阵模型及其在分布式供电系统中的应用

电力电子变换器是频域内典型的单输入多输出系统,当输入某一频率的扰动信号时,变换器各状态变量既包含扰动频率分量,也包含与扰动相关的边带频率成分。在包含多个电力电子变换器的分布式供电系统中,一个变换器的开关纹波为另一个变换器的扰动,这种相互作用在某些情况下可能会导致母线电压差频振荡从而影响系统电能质量。然而,传统小信号模型以单个变换器的分析和设计为背景提出,主要用于描述变换器的低频特性。由于这些模型忽略了开关变换器的很多固有特性,因此不能准确地分析上述变换器之间在开关频率附近的相互作用。为此,提出了一种新的矩阵小信号模型并以Buck变换器为例进行了详细的说明。该模型可以准确地描述变换器的单输入多输出特性,并解释分布式供电系统中电力电子变换器相互作用导致的母线电压差频振荡现象。对比结果表明,传统的平均小信号模型和多频率小信号模型都是所提出的矩阵模型在不同情况下的近似。仿真和实验结果证明了所提模型的准确性和有效性。     

一种三相四桥臂逆变器的数学模型分析

在分析三相四桥臂逆变器工作模态的基础上,引入开关状态函数建立了四桥臂逆变器系统离散的、非线性的数学模型.提出应用开关周期平均算子,将离散的系统化成连续的系统,并用小信号扰动法将非线性的系统化成线性系统,建立了从三相四桥臂逆变器控制输入到逆变器输出的传递函数数学模型.并应用PSIM软件对相同参数下元件电路开关模型和传递函...     

Application of linearized power system model to selection of PST controller input signal

This paper presents a selection method for phase shift transformer PST controller input signal. Simple conditions of input signal selection are obtained using frequency response analysis. The proposed method requires a suitable modeling of power system including PST device. The two types of power system models described in this paper are the nonlinear equations system model and the linearized model. The linearized model is represented as a block diagram transfer function model and as a state space representation model. The block diagram model presented in this paper has been used for the PST feedback input signal selection. Five locally available measurements at the switching node of the PST are considered. The results of frequency domain tests have confirmed that the block diagram transfer function model is a useful tool for power system analysis. The LQR method is used to achieve the final verification and the choice of input control signal.     

基于电压源换流器的高压直流输电小信号动态建模及其阻尼控制器设计

基于电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能够改善系统的稳定性。文中建立了VSC-HVDC的小信号动态模型，该模型包括VSC与交流系统接口的线性化方程、VSC-HVDC内部直流系统动态过程的线性化方程以及控制系统线性化方程3个部分，具有一般性。以VSC的有功功率整定值为输入，VSC-HVDC并联交流输电线路的有功功率为输出，通过对系统频率响应的辨识，得到了两者间的开环传递函数。在此基础上，利用极点配置技术，设计了单输入单输出结构的VSC-HVDC附加阻尼控制器。对一VSC-HVDC/AC交直流并联输电系统特征根的分析及非线性仿真表明，配备该阻尼控制器的VSC- HVDC能有效地抑制系统低频振荡，增加系统阻尼。     

A useful identification method to build low‐order transfer function models based on frequency response for small‐signal stability analysis

This paper presents a scheme of small‐signal stability analysis for very large radial power systems. Generally, a radial power system can be easily classified as one main system and some external systems. Therefore, if accurate low‐order model of the external systems could be identified, the analysis effort for small‐signal stability can be reduced. Some dynamic reduction methods are proposed. Especially, the frequency‐domain least‐squares approximation methods, which are powerful and have high numerical reliability. This paper proposes a modal rebuild logic to improve the result obtained by the frequency‐domain least‐squares approximation methods. The proposed method provides high accuracy and a practical low‐order transfer function model. This paper introduces the usefulness of the proposed method with some numerical examples. In addition, merging sophisticated data handling and advanced applications in order to reduce human efforts is also discussed. This paper mentions the importance of automated node ID handling in order to realize the classification of system data into some partial data sets. © 2006 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

适合电力系统机电模式分析的双馈风电场等值

在小扰动稳定意义下,该文提出电力系统与双馈风电场交互作用的边界信号是并网母线频率.以并网点频率为输入,以双馈机组功率为输出的传递函数可以作为风电场动态子系统的数学模型.在研究电力系统机电振荡时,风电场动态子系统可进一步简化为一个复增益环节.因此,风电场等值模型可由一个恒功率源和一个受控功率源组合形成,该模型适用于主导机...     

基于频域建模与遗传算法的电力电子电路参数辨识方法

研究电力电子电路参数辨识技术,提出了一种基于频域特性分析与遗传算法参数求解的电力电子电路参数辨识方法。以Buck电路为例,建立了电路频域模型,选择电感输入电压、电路输出电压作为监测信号,利用快速傅里叶变换对监测信号进行频域分析,得到电路模型频率响应特性;依据电路频域模型及频响特性,选择适当的频率点并利用遗传算法对电路参数进行辨识。实验结果表明,新方法能够有效实现电力电子电路参数辨识。     

高频隔离型准Z源逆变器的建模与分析

为了研究高频隔离型准Z源逆变器的内在特性及Z源网络各器件对其动态性能的影响。对高频隔离型准Z源逆变器在电流连续模式下,采用状态空间平均法对该逆变器直流侧建模,再利用小信号扰动获得控制与输出的传递函数,为高频隔离型准Z源逆变器设计控制策略提供理论依据。由于传递函数存在右半平面零点,说明逆变器具有非最小相位输出的特性。利用控制与输出的传递函数研究高频隔离型准Z源无源组件对系统零极点的影响,进而研究对系统动态性能的影响。通过Saber软件进行仿真验证所建立模型的正确性和分析的合理性。     

Symbolic factorization methodology for multistage amplifier transfer functions

In this paper, we discuss a symbolic simplification methodology to derive approximated factorized forms of the transfer function of multistage amplifiers in the complex frequency domain. The developed approach is useful for hand calculation and is also suitable to be implemented in symbolic computer‐aided design tools. Although the proposed methodology is mainly intended for the analysis and design of operational transconductance amplifiers, it can straightforwardly be applied to the small‐signal analysis of any analog linear circuit. Design examples are provided to verify the effectiveness of the proposed approach implemented through a Matlab function. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了Dw-Dd坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。     

多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法

提出了一种多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法。从n机系统状态方程出发推导出n个解耦单机系统的传递函数模型的解析形式;在各解耦单机系统全阶闭环传递函数的基础上,通过偶极子对消进一步得到各机组的降阶闭环传递函数;基于降阶闭环传递函数可对各机组从而对整个多机系统的小扰动稳定性进行有效的分析。算例证实了本方法的正确性。