超宽输入范围的三电平LLC变换器及控制策略

来源 :电力电子技术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xybcn960
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为解决传统LLC谐振变换器输入电压范围较窄的问题,在此提出了一种具有超宽输入电压范围的T型三电平LLC谐振变换器,详细分析了其工作原理及增益特性,并给出了一种融合调频控制、移相控制以及变模态控制等多种控制模式的混合控制策略.与传统的LLC谐振变换器相比,在此提出混合控制策略使LLC谐振变换器的增益比达到8倍以上.最后通过原理样机实验验证了所提电路拓扑及混合控制策略的正确性.
其他文献
光伏并网系统由于其清洁无污染、便于分布式发电的优点,在我国西北偏远地区以及乡镇配电台区得到广泛应用.然而该系统易受环境温度、光照强度、电网阻抗以及接入非线性负载等外部环境影响,导致输出包含大量高次谐波,入网电能质量明显下降.为解决光伏发电系统接入偏远配电台区存在的谐波问题,此处提出一种融合有源电力滤波器(APF)算法的光伏并网系统协调统一控制策略,建立了光伏并网系统与APF统一控制数学模型,给出了协调统一控制策略框图.最后通过5 kW光伏并网系统实验,验证了所提控制策略可以有效抑制光伏并网系统输出谐波,提
针对变电站直流电源系统抵御故障风险能力低、事后故障分析困难的现状,提出了分段直流母线失压主动补偿、交流侵入直流支路自动切除、故障蓄电池在线隔离等典型的故障治理方法,并研究了变电站直流电源系统故障多判据智能录波以及事故分级告警技术,给出了事故分级告警方案.在此基础上,开发了一套具有典型故障自愈及故障录波功能的高安全型直流电源系统,实现了直流电源系统典型故障的自动治理和故障原因的可追溯.经河北南部电网变电站实际工程应用,验证了所开发系统的有效性和实用性.
多端口能量路由器不仅可以实现功率的灵活管理和控制,还可以实现无功和谐波电流的补偿,改善配网电能质量.谐波电流提取方法是实现谐波电流补偿的关键技术之一,传统滑动平均滤波器(MAF)需一个完整变换周期才能到达稳态,而且存在的冗余零点会影响动态响应时间.因此,此处提出了一种广义MAF(GMAF)方法,根据输入信号的频谱特性,重构梳状滤波器的算法结构.仿真和实验结果表明,所提GMAF方法在负载突变时有效减少了动态时间,且兼具快速性和准确性.
有源电力滤波器(APF)需要锁相环(PLL)获得电网电压相位.当电网电压出现谐波干扰时,传统PLL易受到电压扰动的影响,其产生的相位延迟导致无法准确检测谐波电流.此处设计一种采用卡尔曼滤波PLL的谐波电流检测方法,通过最小均方差递推观测数据,实时预测多个状态变量.以单相APF为例,搭建Matlab仿真模型及实验平台.仿真结果表明,卡尔曼滤波PLL较传统PLL具有跟踪速度快、抗干扰能力强的优点;实验结果也充分验证了采用卡尔曼滤波PLL的APF补偿效果好、相位延迟小.
在模块化多电平变流器(MMC)系统中,交流侧电网不对称会导致MMC交流侧三相电流非正弦,有功、无功功率出现波动,直流侧出现较大的2倍频电流和电压波动等问题.为解决这些问题,首先建立不对称电网下MMC系统的数学模型,提出了一种基于微分的正负序分离及锁相方法;其次结合抑制负序电流和瞬时有功功率两种控制目标,给出了不同控制目标下的内环电流参考指令表达式;最后基于实时数字仿真系统(RTDS)建立了10 kV/10 MW MMC-高压直流输电(MMC-HVDC)实验系统,在电网不对称故障情况下针对两种控制目标进行了
模块化多电平变换器(MMC)的小信号阻抗建模是分析基于MMC的电力电子系统谐振和稳定性的关键.针对MMC阻抗建模中不能全面考虑桥臂电流和电容电压中稳态谐波分量的影响问题,引入谐波状态空间(HSS)建模方法来描述多谐波耦合特性.首先对基于HSS的MMC模型进行了介绍.随后在提出的MMC HSS模型的基础上,建立了MMC的小信号阻抗模型,该模型能够包含MMC内部的所有谐波,并全面考虑了交流电压闭环控制方案对其影响.提出的模型揭示了MMC内部动态特性和控制动态特性对MMC阻抗的影响.最后,通过仿真和实验对所提出
针对大容量模块化多电平变换器(MMC)子模块(SM)数量多、开关损耗大的问题,设计了一种新颖的由基频调制(FFM)和基于多载波的正弦脉宽调制(MSPWM)复合而成的混合脉宽调制(HPWM)策略.相对于传统调制,新调制方案在减小开关损耗的同时,保持了良好的谐波特性.对于FFM导致的MMC SM直流电容电压不平衡问题,设计了对应的旋转置换和选择性SM电容电压平衡控制,以确保新型调制策略的实施效果.利用MMC样机开展实验,运行测试和频谱分析结果验证了新型MMC调制策略的有效性.
程控直流电源具有电压可编程和电流可编程特性,可实现宽范围的电压和电流输出,以满足不同的供电和测试需求,是自动测试环境中提供激励源的理想仪器.程控直流电源只有具备优异的静态特性和动态特性,才能适应关键性测试的高性能要求,解决超调问题,提高测试安全性.主要针对功率变换电路的脉宽调制(PWM)控制,在以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,研究快速PWM闭环控制技术,在额定输入范围内,实现电压和电流可编程输出,同时减小输出纹波和噪声,提高动态特性.
子模块电压不平衡度和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关频率是模块化多电平换流器(MMC)均压算法的两个重要指标,因两者存在矛盾性一般需要根据系统实际运行情况权衡两者.这里提出了一种在闭环控制子模块均压效果的基础上自动优化开关频率的均压策略.通过分析MMC运行的基本原理,提出对同一桥臂上的子模块根据投入/切除状态进行分组,组内按照电压大小进行排序,然后将预设均压效果阈值与实际均压效果的差作为比例积分(PI)控制器的输入,PI控制器的输出为均压效果阈值,最后基于桥臂电流方向选择由子模块投入差值、分组排序结果和
基于DSP数字控制的DC/DC变换器,其电流环路的控制一般采用平均电流模式.峰值电流控制一般由模拟芯片实现,且存在稳定问题,需要设计斜坡补偿电路.此处以Buck变换器为例,对两种电流控制进行小信号建模,并仿真对比了动态和稳态性能,结果表明峰值电流控制具有更快的动态响应速度;为了追求高动态性能,利用DSP特有的AD比较功能实现了峰值电流的数字控制,并提出和分析了一种数字斜坡补偿方法,研制的500 W样机实验验证了所提方法的正确性和有效性.