A Nonlinear Control Strategy for Vienna Rectifier Under Unbalanced Input Voltage

The Vienna rectifier with unbalanced input voltage and load transient is analyzed. A nonlinear control strategy for Vienna rectifier under unbalanced input is proposed. From the view of positive and negative sequence components,the proposed nonlinear control strategy suppresses the twice frequency ripple and guarantees the dynamic response characteristic at the same time. Thanks to the proposed nonlinear control strategy,the DC bus capacitor can be reduced a lot since the voltage ripple and drop can be suppressed. A 10 kW Vienna rectifier is built to verify the proposed control strategy. After applying the proposed nonlinear control strategy,the voltage ripple is only7 V and decreases over 75% over the traditional PI control when the unbalanced degree is 20%. The voltage drop can be reduced about 80% than former control strategy which is helpful to reduce the DC bus capacitor and achieve higher power density. The volume of the capacitor can be reduced by 83.3% with the new control method.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

正—反激组合式变换器与单端式变换器的比较

以５０Ｗ变换器为例，分别从磁性元件的大小，功率管上的电应力、磁恢复问题，输出纹波及输出特性等方面，详细分析比较了组合式变换器与单端式变换器的优缺点，并给出了具体数据，提出了正－反激组合式变换器具有电压应力低，磁性元件小，体积小，重量轻，输出纹波小及可靠性高的结论。     

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。     

超导陀螺转子偏移建模与测试方案

根据球形差动电容传感器测量微位移的原理,针对八电极结构的超导陀螺仪分析了每对测量电极上悬浮转子偏移量与电容变化量间的关系.通过无量纲化和微位移范围内线性化处理及利用最小二乘算法,建立了转子偏移测量模型.给出了基于该模型的超导陀螺转子偏移测试方案及其各参数间的关系.分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素.超导陀螺转子偏移测试方案的特点是为保证悬浮转子的零电位而采用4对测试电极的电极分布法,能同时测量出转子偏移的大小和偏移方向.实验结果表明,差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位和模型误差等是影响测量精度的主要因素.提出了降低相应因素不良影响的方法及输出电压与转子偏移量呈线性关系模型的适应范围.     

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。     

移相控制全桥变换器的分析

移相控制全桥主换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关,同时又实现了ＰＷＭ控制,而不需要增加吸收电路。该变换器电路结构简洁,控制电路螽,是中大功率直直变换场合的理想电路拓扑之一。     

零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器

提出一种新颖的零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器。超前管串联电感，并利用输出滤波电容的能量，可以在很宽的负载范围内实现ZCS。滞后管利用其寄生电容和与变压器原边并联的辅助电感，可以在任何负载下实现ZVS。与ZCS PWM Boost全桥变换器相比，所提出的变换器没有电流占空比丢失的问题。本文详细分析了该变换器的工作原理，参数设计原则。通过一个480W的原理样机，验证了分析结果。     

ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出了一种新型的ZVS PWM全桥三电平直流变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现ZVS等为条件寻找到的最佳开关方式，克服了传统ZVS全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大等缺点，所以其变换效率更高，响应速度更快，进一步拓宽了它的应用范围。本文分析了变换器的工作原理，给出了一个周期内的所有开关模态。本文还论述了谐振电感的设计和占空比的丢失，最后通过一个3kW,50kHz的实验样机加以验证分析结果。     

C—dump变换器开关的工作方式及其对调速系统的影响

讨论无刷直流电机调速系统中C－dump（电容储能型）变换器新波开关的工作方式对变换器储能电容电压和电机电流的影响，对斩波开关提出了三种控制方法：滞环控制、PWM控制以及滞环结合PWM控制。本文对其与主开关的配合方式进行了详细的分析与比较，给出了系统在各种方式下的实验结果。研究表明，C－dump变换器的新波开关采用滞环控制与PWM控制相结合的工作能较好的减小电机电流脉动，进而减小电磁转矩脉动，有利于系统稳态性能的提高。     

基于反电势形状函数法的无刷直流电动机直接转矩控制

采用两相导通模式时通过逆变器开关状态不能确定电压空间矢量,现有方案是通过实时测量3个相电压来解决这一问题,但系统变得复杂;此外现有方案在转矩观测中包含的微分项会降低控制精度,增大计算量,影响系统实时性。针对这两点不足,提出反电势形状函数法,在软件中实现了相电压的实时计算,使转矩观测变得简洁,更易于工程实用。最后给出的仿真与实验结果证明了反电势形状函数法用于无刷直流电机直接转矩控制中的可行性与有效性。