带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析

研究了DC／DC变换器与逆变器之间的相互作用问题。由于逆变器负栽非线性特性，DC／DC变换器输出电压产生较大纹波，反过来又影响逆变器交流输出的动态性能。给出带逆变器负载时DC／DC变换器电感电流两种工作模式：快速跟踪模式与平均跟踪模式，快速跟踪模式有利于减小DC／DC变换器输出电压纹波，改善逆变器交流输出效果。实验结果验证了理论分析的正确性。     

阶梯波合成整流器及其调制策略

提出了基于阶梯波合成结构的整流器,具有开关频率低、谐波含量小、滤波器体积小、输入功率因数和输出电压可控等优点,非常适合大功率应用场合.详细介绍了其工作原理.分析了输出电压调节方法,并提出采用具有特殊采样时序的错时采样空间矢量调制方法对其进行PWM调节,既保留了阶梯波合成技术的消谐波能力又使得交流侧合成电压的相位和幅值可调,以便于实现输入单位功率因数和输出直流电压的调节,最后通过实验验证了该阶梯波合成整流器的可行性.     

输入输出共地的Buck三电平变换器

输入输出共地的Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半，采用交错控制方式，滤波电感最大可以减小为Buck变换器的滤波电感的1／4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性，并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果，验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性，并进行变换器的动态实验，表明均压电路在输入电压和负载突变过程中依然能保证飞跨电容电压为输入电压的一半。     

Single-Phase to Three-Phase Inverter with Small DC-Link Capacitor for Motor Drive System

The electrolytic-capacitor-less(EL-cap-less)technique has been attracting more and more interests in these years. The EL-cap-less single-phase to three-phase inverter(STI)with front-end diode rectifier is applied to home electrical appliances. In EL-cap-less systems,film-type capacitor is used to suppress the high-frequency ripple components instead of smoothing the DC-link voltage. By using the EL-cap-less solution,reliability can be improved,lifetime can be increased and high power factor(PF)also can be realized. The EL-cap-less STI brings the opportunity to simplify system structure and lower cost. Because a certain DC-link capacitance is still required,the real PF is limited. To further improve the PF,the ripple components of current references are made in synchronous with the DClink voltage. And the capacitance chosen guideline of the film-type capacitor also be presented. A prototype is built to verify its real performance.     

四桥臂三相逆变器的PWM控制

四桥臂三相逆变器的结构，其三相负载可以是平衡的或不平衡的，线性的或非线性的，由于第四桥臂的加入，控制变得非常复杂。本文分析了三相逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。讨论了中点电压这个关键量。分析了该技术电压利用率不高的缺点，提出谐波注入法解决了该缺点，谐波注入法可以输出幅值更高的基波，同时谐波不会影响输出电流，文中提出了一种新的PWM控制方案，该方案电压利用率高，并能带任意负载载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。     

一种软开关组合式直流变换器输出纹波的抑制

针对电流控制离散脉冲调制方式下的一种软开关组合式ＤＣ－ＤＣ变换器，分析了使其输出电压纹波最小的最佳控制脉冲序列构成，讨论了滞环宽度与变换器工作频率、输出电压纹波的关系，给出了环宽的设计原则及仿真波形。研究结果对于此类ＤＣ－ＤＣ变换器及软开关组合式逆变器控制电路的设计具有重要指导意义。     

Boost-Flyback单级PFC变换器

设计Boost-Flyback单级功率因数校正(Power factor correction,PFC)变换器主要应着眼于两点:一是功率因数(Power factor,PF)值要求;二是直流母线电压.为了给设计提供依据,本文详细推导了其功率因数及储能电容电压表达式,分析了它们与电路参数的关系,定量地给出变换器达到所需PF值的条件,指出当后IFlyback工作在电流断续模式(Discontinuous current mode.DCM)时,储能电容电压不随负载变轻而上升,避免了功率器件电压应力过高的问题.最后设计了PF>0.9的原理样机,通过实验验证了分析的正确性.     

正弦输入脉宽调制(PWM)型单相变流器

本文提出了用GTO(可关断闸流管)组成的PWM(正弦输入脉宽调制)控制式单相变流器新方案。其特点是(1)增加了二只辅助GTO,克服了电流型变流器中的共振电流现象;(2)采用PWM控制方式,使输入电流不会出现相位的缺口而基本正弦,从而避免了整流器对电网的干扰;(3)采用了计算机适时控制。这一装置可广泛用于大功率单相整流需要任意调整功率因数的场合。     

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究

数字双闭环控制通过电流环的无差拍控制实现对负载扰动的抑制,从而提高系统的动态响应速度,但由于没有实现电压的无差拍控制,稳态精度不够理想。本文在介绍电容电流瞬时值反馈控制逆变器数字双闭环控制模型的基础上,建立了系统的闭环传递函数,并从理论上分析了影响数字双环控制逆变器外特性的因素。滤波电感参数的实际偏差和直流电压的波动对逆变器的外特性有较大影响。通过适当的参数设计和在控制器中引入直流电压的解耦控制可以解决在实际参数与控制器参数不一致时输出电压精度不高的问题。仿真和试验结果证明了理论分析的正确性,尤其是加入直流电压解耦控制明显提高了逆变器的输出稳态精度。     

开关磁阻发电机角度位置控制自适应遗传优化方法

以开关磁阻发电机输出电压为研究对象,在分析高速情况下角度位置控制的特点和影响输出电压脉动因素的基础上,提出了基于自适应遗传算法的角度控制策略。当转速或负载变化时,自适应算法控制关断角不变,调节导通角快速稳压,采用遗传算法准确优化开通角与关断角的组合,减小输出电压脉动。通过仿真和实验验证,与单一自适应控制或遗传算法角度控制相比,自适应遗传角度控制策略能够更快速准确优化输出电压。     

宽电压输入范围调节/变换装置的建模与仿真

提出了一种适用于未来先进飞机的新型专用电源系统的设计方案，它由永磁同步发电机和宽电压输入范围的变换／调节装置组成。本文利用Matlab工具建立了宽电压输入范围变换／调节装置的仿真模型。另外，还对滤波器的结构和参数对输出直流电压脉动和发电机相电流波形的影响及相电流谐波进行了仿真分析。仿真结果表明，在Boost-buck变换器之前增加滤波器，并不能改善系统直流输出电压脉动情况，反而会造成发电机三相电流谐波含量增大，对发电机产生不利的影响。新型专用电源系统直流电压脉动幅值的控制是靠变换器自身调节实现的。     

风力发电机组中的功率电子调节器

介绍一种在风力发电机并联向蓄电池供电系统中，用于平衡各发电机输出功率的电子调节装置，它能对蓄电池充电电压和电流进行快速控制，并具有输入过压，欠压，输出过压、过流等保护功能，有效地解决了发电机并联工作时瞬间或长期过载，各发电机间输出功率不平衡及蓄电池过充电等问题，对解决我国风力发电中的技术问题有积极指导作用。     

一种新颖的Z源逆变器直流链峰值电压控制策略

提出了一种适合于Z源逆变器的直流链峰值电压直接检测与控制方法。Z源逆变器中逆变桥等效输入电压为其直流链峰值电压,控制直流链峰值电压恒定有利于减小功率器件的电压应力,同时给逆变级提供一个相对稳定的工作状态以及简化逆变侧的设计。在分析Z源逆变器直流链电压特性的基础上,给出了直流链峰值电压的直接检测方法,具有实现方案简单、成本低,不存在现有直流链峰值检测方法中的延时以及算法复杂等缺点。通过对检测得到的直流链峰值电压进行控制,在不同的输入电压与负载条件下都能实现直流链峰值电压的恒定。交流输出电压采用了峰值电压控制策略,通过采样输出电压,能实时计算得到输出电压峰值,通过控制峰值电压的恒定能够实现输出电压的稳定。基于所提出的直流链峰值电压与输出电压峰值控制策略,能够同时实现直流链峰值电压和输出电压的稳定,稳态与动态性能良好。实验结果证实了该控制策略的有效性。     

一种新型软开关推挽三电平直流变换器

由于传统推挽直流变换器中开关管的电压应力高（输入电压的两倍），故该变换器的应用范围受到限制。本提出了一种新型的零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器，其中开关管的电压应力为输入电压。对该变换器采用移相控制，可以发现超前管只能实现零电压开关。加入阻断电容和阻断二极管可以使滞后管实现零电流开关。在这种控制方式下该变换器克服了传统推挽变换器存在的偏磁现象，开关损耗大，开关管有电压尖峰等缺点，使得其变换效率更高，有更广的应用范围。该变换器的工作原理在一个600W，50kHz的实验样机上得以分析和验证。最后，本还提出了另外几种零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器。     

一种减小PFC变换器电容规格的方法

常规的由Boost和DC/DC变换器级联构成的两级式PFC变换器,在Boost电路输出端要接高耐压等级的电解电容作为储能电容,不仅体积大、价格高,而且寿命短,为此本文研究了一种低压输出的Boost/半桥组合式软开关谐振PFC变换器。该变换器利用半桥电路输出端的低压电解电容平衡瞬时功率,Boost电路输出端电容与变压器漏感谐振,并不大量储能,由此减小了Boost电路电容的规格,提高了工作可靠性。讨论了该变换器的控制策略,前后级共用一套控制电路,实现功率管的软开关和能量的传递。分析了降低电容容值的可行性,指出采用小容值非电解电容替代Boost电路输出端的大容量电解电容后,变换器具有良好的性能。给出了Boost和半桥电路输出端电容的设计方法,进行了实验验证。     

一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略

五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率,本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上,采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略,并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果,能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后,研制了一套基于FPGA的实验平台,对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究,重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响,从而验证了所提算法的正确性和优越性。     

一种新颖的零电压开关PWM三电平直流变换器

在直流变换器中，采用三电平技术可以将输入直流电压减半后加至开关管上，从而减小了开关管上的电压应力，特别适用于高输入电压场合。而带箝位二极管的零电压开关三电平（ZVSTL）直流变换器既可实现零电压开关，又可保证开关管电压应力为输入直流电压的一半。由于箝位二极管的作用，可有效消除副边整流电压尖峰。在此基础上，本文提出了一种新颖的ZVSTL直流变换器。这种变换器将原电路进行简化，去掉了其中的两个续流二极管，可达到与原电路同样的效果。文中分析了该电路的工作原理及实现零电压开关的措施，给出了600W实验样机的实验验证结果，并对该变换器的特点作了简单总结。     

两端稳压软开关双向BUCK/BOOST变换器研究

研究了双向BUCK／BOOST变换器，指出通过合理设计电感与死区时间，可以使开关管零电压开通，并且其体二极管也是自然导通、关断，而无反向恢复问题，从而大大降低功率损耗。给出双向变换器两端稳压的控制方案，根据功率流的方向，自动选择工作在BUCK状态或是BOOST状态。该控制方案简单易实现，并能直接应用于其它需两端稳压的双向变换器。最后给出了24V／48V双向BUCK／BOOST变换器设计实例。设计结果表明．该变换器不仅体积小，重量轻，而且无论工作在BUCK状态还是工作在BOOST状态，均获得很高的效率。     

隔离Boost变换器用反激箝位的研究

隔离Boost变换器具有高频电气隔离、易于多路输出、输入电流纹波小、负戢短路时可靠性高等优点。但是由于变压器漏感存在,开关管关断时升压电感电流无法瞬时流入变压器,从而在开关管两端产生浪涌电压。本文通过增加一个与升压电感耦合的反激线圈和一个连接到输出电容的整流二板管,构成反激箝位电路。在开关管关断时,反激整流二级管导通,将升压电感中存储的部分能量传输到输出电容,从而限制了升压电感两端的电压,达到箝位的目的。文中研究了升压电感和反激线圈的匝比对反激箝位作用的影响。500W原理样机的实验结果显示,该电路起到了箝位作用,改善了元器件工作环境。     

改善测试转台速率平稳性的鲁棒重复控制

提出一种鲁棒重复控制方法用来提高无刷直流电机驱动测试转台的速率平稳性.该方法以互补的方式综合了变结构控制律和重复控制律.变结构控制律可以有效地镇定系统,并抑制非周期性扰动和噪声等不确定性因素,同时保证了重复学习过程的收敛性;而重复控制律可以进一步消除稳态时存在的速率波动.本文讨论了一般的非线性系统模型.该模型可看作是无刷直流电机数学模型的扩展.Lyapunov直接法证明了闭环系统的全局稳定性和跟踪误差的渐近收敛性.仿真结果表明,该鲁棒重复控制方法明显地改善了测试转台速率系统的平稳性.