半桥双降压式逆变器电流检测及控制方法改进

滞环控制半桥双降压式逆变器实现了逆变器的无偏置电流模式,桥臂不可能直通,功率开关管和续流二极管可分别最优选取,具有较高的效率。但其电流采样为两电感电流独立采样,因此需要两套电流采样电路。本文研究了一种基于单电流检测的改进的控制方法。该方法将精密整流电路引入逆变器的控制电路中,利用精密整流电路的特性,将单电流检测信号分解成两个正负不失真的半波信号,实现半桥双降压式逆变器的控制。该方法在不影响逆变器各项性能指标的前提下,缩小了逆变器的体积,节约了成本。作者研制了一台500 W的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。     

高空驻留太阳能飞机主动式光伏组件面功率特性研究

 光伏组件面功率特性是影响太阳能飞机性能指标的关键因素之一。首先建立了考虑光伏组件表面温度、太阳能飞机飞行高度、纬度及一年四季等因素的光伏组件面功率模型,分析了光伏组件在一年范围内的日均直射、日均水平面功率随飞行高度、纬度和季节等关键设计指标参数的变化规律,对比研究了3种跟踪采能方式下的主动式光伏组件(TPM)的逐时、日均面功率特性。结果表明:在一天的光照时间内和全年范围内,主动式光伏组件能显著提高光伏组件的面功率特性。然后,参考了典型的太阳能飞机"Helios"和"Zephyr",综合考虑能源与气动特性,初步设计了一种采用主动式光伏组件的高空驻留太阳能飞机布局方案,通过分析其日均净面功率特性得出:合理设计主动式光伏组件,可以显著提高太阳能飞机的日均净面功率约32%~66%,甚至可达116%。这些结论均说明,从采能效率和气动特性两方面综合来说,所提出的基于主动式光伏组件的布局设计思想在高空驻留太阳能飞机总体布局设计时具有良好的应用优势。     

谐振直流环节逆变器的过零控制

谐振直流环节逆变器的直流环节输出电压为周期性回零的直流脉冲波形，逆变器功率管为实现零电压开关，除了要满足一定的开关规律外，还必须控制在直流脉冲波形的过零处改变开关状态，本文对逆变桥功率管的过零控制作了详细分析，分别以谐振直流环节逆变器和结实型谐振直流环节逆变器为例，讨论了过零控制信号的两种检测方法，直接检测和由控制逻辑转换检测，由分析可见：利用实际电路控制信号之间的逻辑关系获得过零信号简洁，可靠。根据逆变器谐振脉冲保持器的工作原理，提出利用采样保持电路可实现功率管的过零触发，给出了实验波形。     

新型软开关PWM逆变器的分析

谐振直流环节逆变器是一种零电压开关逆变器。本文提出一种新型组合式谐振直流环节逆变器，它包含二级功率变换单元：结实型谐振直流环节和逆变桥。本文详细分析了结实型谐振直流环节的软开关工作过程及实现逆变桥软开关脉宽调制（ＰＷＭ）控制的工作原理，讨论了二级功率变换单元的工作模式，输入输出特性及相互之间的影响，推导了电路特性与参数之间的关系，为进一步设计电路参数提供理论依据。分析结果表明，结实型谐振直流环节可以实施开环控制，谐振直流环节与逆变桥控制相互独立，使整个逆变器控制简单、便于实现。运用ＰＳＰＩＣＥ软件对电路进行了仿真，仿真结果验证了电路分析结论。     

大功率三相静止变流器研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案，并在此基础上提出了一种可以实现大容量输出的电路方案，采用多重叠加和移相调压技术成功地研制了28V输入20kVA静止变流器，该变流器达到了机场地面电源国家军用标准技术要求，满载时效率高达93%以上。最后给出了试验结果和波形。     

起动/发电机的电压跌落补偿技术

随着飞行器和航天器上电能需求的增大,在航空航天电源系统中,一体化起动/发电机(ISG)得到了广泛应用。出于可靠性要求,通常采用不控整流来支撑直流母线。而由于电机电枢阻抗的存在,在负载变动时其供电电压会发生跌落。针对该跌落现象,提出了两种电压补偿方案,分别利用电压源型逆变器和移相全桥DC/DC变换器,分别从交流侧和直流侧对供电电压进行补偿。分析了补偿机理并设计了控制系统,分别对其搭建了实验平台。实验结果验证了两种补偿方法的有效性和供电的可靠性,并对两种方法的特点进行了比较。     

航空静止变流器的研究综述

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,是航空电源系统的重要组成部分。本文从拓扑和控制等方面回顾了近年的研究历程,讨论了提高航空静止变流器的功率密度、效率、输入/输出性能等的关键技术。分析了航空静止变流器的适用拓扑,采用反向恢复损耗问题小的拓扑、并采用交错移相控制技术等,可提高滤波器的等效开关频率,减轻被动元器件的重量。在DC-DC变换器的电压环中增加陷波滤波器,在DC-AC逆变器的电压环中增加谐振控制器,显著改变了特定频率处的变换器输出阻抗,解决了单相航空静止变流器的输入端的低频电流纹波问题,显著提升了航空静止变流器的输出电压调整率。在提高基础模块性能的基础上,研究了具有抗干扰能力强的组合控制技术,为航空静止变流器的标准化奠定了基础。     

基于模糊自适应PI策略的并网逆变器死区补偿

IGBT死区效应的存在使三相并网逆变器输出电流不能准确跟踪参考电流,导致系统控制性能较差,而传统的死区补偿方法在相电流过零时存在电流极性判断不准确的问题。针对以上问题,提出一种基于模糊自适应PI策略的三相并网逆变器死区补偿方法。该方案将扰动观测器应用到电流双环模糊自适应PI控制系统中,将死区效应引起的电压误差视为外部扰动,经过扰动观测器估算后,反馈到输入端用以抵消死区效应的影响。模糊自适应PI电流双环控制策略可以解决实际系统响应速度慢、动态特性差的问题。通过MATLAB/Simulink仿真和试验验证了所提方案能够有效降低死区效应的影响,提高系统动态响应。     

SPWM逆变器交流瞬时值反馈控制系统分析

针对应用于交直交VSCF飞机电源系统的SPWM逆变器,提出了包含交流电流内环和交流电压外环的双闭环控制系统方案,利用交流瞬时值反馈的波形校正作用使逆变器输出电压波形得以改善。通过对单相1 kVA SPWM逆变器双闭环控制系统的设计分析和实验研究,结果表明:采用交流瞬时值反馈控制的SPWM逆变器具有较好的输出电压波形、动态响应特性和稳态调压精度,对逆变器输入直流电压的变化影响有很好的抑制作用,适合任由永磁无刷直流发电机供电的VSCF电源系统中应用。     

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于：较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。