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定频变占空比控制的倍压型宽增益LLC谐振变换器

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湖北工业大学学报 2024年第2期39卷 82-86页

作者：潘健郭泓展宋豪杰石迪张恢鉴湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068

传统LLC谐振变换器在宽电压范围应用时开关频率工作范围过宽,且电压调节性能较差。针对上述问题设计了一种定频变占空比的脉宽调制策略,该策略基于倍压结构的全桥LLC谐振变换器,通过改变原边侧开关网络工作在全桥和半桥的占空比,调节谐... 详细信息

传统LLC谐振变换器在宽电压范围应用时开关频率工作范围过宽,且电压调节性能较差。针对上述问题设计了一种定频变占空比的脉宽调制策略,该策略基于倍压结构的全桥LLC谐振变换器,通过改变原边侧开关网络工作在全桥和半桥的占空比,调节谐振槽输入电压;同时,控制副边侧双向开关,可改变整流网络工作在全桥和倍压两种整流模式的占比,最终实现4倍电压增益的调节范围。与变频控制相比,该策略下变换器负载和励磁电感对增益的影响较小,可选用较大的励磁电感来减小循环电流。变换器原边侧开关管实现ZVS导通,整流二极管实现ZCS关断。最后,仿真与实验验证了该调制策略下变换器的可行性。

关键词：变占空比谐振变换器定频控制宽电压软开关

CCVM-DCVM边界模式定频LCC谐振变换器设计

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中国电机工程学报 2018年第3期38卷 850-860页

作者：陈一鸣许建平李兵兵林磊明马红波磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室(西南交通大学电气工程学院)

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器... 详细信息

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器,目前还缺乏较好的参数设计方法。针对以上问题,通过定频LCC谐振变换器的功率分析,提出了一种工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计方法。该方法在保证变换器软开关工作条件的同时,有效降低了定频LCC谐振变换器中谐振元件与开关元件的电压电流应力。分析了定频LCC谐振变换器工作模态,采用基波近似法建立了LCC谐振变换器等效电路模型,得到了LCC谐振变换器的软开关实现条件。在此基础上,通过变换器的功率分析,得到了变换器元件参数与谐振元件功率的关系,给出了工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计过程。最后,通过仿真与实验验证了理论分析与参数设计方案的有效性。

关键词：定频控制 LCC谐振变换器基波近似法功率分析 CCVM-DCVM边界模式参数设计

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一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器设计

中国电机工程学报 2018年第16期38卷 4846-4854页

作者：林磊明许建平陈一鸣马红波磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室(西南交通大学)

与传统变频LCC谐振变换器相比,定频LCC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。然而,在宽输入电压或宽输出功率应用场合,滞后臂开关管极易失去ZVS软开关,导致定频LCC谐振变换器存在开关损耗大、系统效率低、EMI干扰大等问题。针对以上问... 详细信息

与传统变频LCC谐振变换器相比,定频LCC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。然而,在宽输入电压或宽输出功率应用场合,滞后臂开关管极易失去ZVS软开关,导致定频LCC谐振变换器存在开关损耗大、系统效率低、EMI干扰大等问题。针对以上问题,该文通过在定频LCC谐振变换器的两个逆变桥臂之间加入由辅助电感和隔直电容构成的辅助网络,提出一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器,在较宽输入电压和负载变化范围内实现开关管的ZVS,且具有较小的谐振电流,有利于器件选型。该文研究宽范围ZVS定频LCC谐振变换器的稳态工作特性,推导其ZVS条件,并给出谐振元件和辅助网络的参数设计步骤。最后,通过一台500W/48V实验样机验证理论分析的正确性。实验结果证明,该文所提出的变换器具有宽范围ZVS特性。

关键词：定频控制 LCC谐振变换器辅助网络宽范围ZVS 谐振电流参数设计

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Buck型功率变换器无抖振滑模控制器设计

农业机械学报 2016年第5期47卷 388-394页

作者：马莉王常青丁世宏赵德安江苏大学电气信息工程学院镇江212013

针对传统比例积分微分(PID)控制方法运用于直流Buck变换器时,在干扰较大的情况下,很难取得满意的控制效果问题,利用二阶滑模控制技术,提出了一种无抖振的滑模控制方法,以改善大扰动条件下Buck变换器的鲁棒性。将占空比变量的导数看作虚... 详细信息

针对传统比例积分微分(PID)控制方法运用于直流Buck变换器时,在干扰较大的情况下,很难取得满意的控制效果问题,利用二阶滑模控制技术,提出了一种无抖振的滑模控制方法,以改善大扰动条件下Buck变换器的鲁棒性。将占空比变量的导数看作虚拟控制器,设计非连续的二阶滑模控制器;实际控制器则为非连续控制器的积分,从而避免了控制器的抖振。在此基础上,采用PWM定频控制方式将该算法运用在Buck电路上。通过和PID控制算法进行仿真和实验对比,验证了该滑模控制器的可靠性与优越性。结果表明:系统启动时间缩短了近50%;当突变负载和输入电压改变时,系统输出电压变化幅度明显减小。

关键词： Buck变换器二阶滑模控制定频控制

基于占空比调制的模块化多电平换流器模型预测控制

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电力系统自动化 2021年第17期45卷 134-142页

作者：杨兴武杨帆薛花江友华鲍伟张建文上海电力大学电气工程学院上海市200090 华东电力试验研究院有限公司上海市200437 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市200240

近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC)。但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题。文中提出一种基... 详细信息

近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC)。但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题。文中提出一种基于占空比调制的模型预测控制方法。首先,根据交流输出电流和环流的控制目标,利用MMC离散数学模型,逆向推导得到桥臂电压差与电压和的参考值,并将其直接换算为上下桥臂投入模块数的占空比。然后,利用载波进行调制并结合所提子模块电容电压平衡方法,实现了MMC定频控制。所提方法无须对目标函数进行遍历寻优和权重系数调节,计算量低且与子模块数量无关,容易实现子模块故障容错。最后,仿真和基于StarSim软件的实验验证了所提方法的有效性和正确性。

关键词：模块化多电平换流器(MMC) 模型预测控制占空比调制故障容错定频控制电容电压平衡

基于变换器输出电压快速计算的直接功率控制方法

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中国电机工程学报 2010年第36期30卷 59-64页

作者：杨兴武赵剑飞杨兴华姜建国上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240

提出一种变换器输出电压计算方法用于实现直接功率控制的定频控制。利用变换器的模型可推导出输出电压的估计方法,即通过交流电抗的电感值、系统电压电流和系统有功、无功功率的误差值来实现输出电压的估计,然后可利用空间矢量调制方法... 详细信息

提出一种变换器输出电压计算方法用于实现直接功率控制的定频控制。利用变换器的模型可推导出输出电压的估计方法,即通过交流电抗的电感值、系统电压电流和系统有功、无功功率的误差值来实现输出电压的估计,然后可利用空间矢量调制方法使逆变器输出该期望电压。该方法只在静止坐标系下即可完成,控制方法简单,实现控制方式定频的同时,省略了锁相环。通过仿真和实验对所提出的定频直接功率控制方法进行详细分析,验证了所提方法具有快速动态性能的同时实现了控制系统无静差。

关键词： AC/DC变换器直接功率控制定频控制电能质量

具有宽范围输入和高效率的改进型LLC谐振变换器

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电机与控制学报 2020年第10期24卷 9-18页

作者：周国华范先焱许多吴松荣西南交通大学电气工程学院成都611756

与传统变频控制LLC谐振变换器相比,定频移相控制LLC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。但在输入电压和负载宽范围变化时,定频控制LLC谐振变换器存在环流损耗较大引起效率降低的问题。针对以上问题,本文提出了混合模式定频控制的改... 详细信息

与传统变频控制LLC谐振变换器相比,定频移相控制LLC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。但在输入电压和负载宽范围变化时,定频控制LLC谐振变换器存在环流损耗较大引起效率降低的问题。针对以上问题,本文提出了混合模式定频控制的改进型LLC谐振变换器,能够显著地拓宽变换器的电压增益范围,使LLC变换器能够适应更宽范围的电压输入,同时,提高了变换器的效率,且控制结构简单,易于实现。变换器所有开关管均能实现零电压导通(ZVS),副边整流二极管能实现零电流关断(ZCS),且电路环流损耗较小。结合状态平面轨迹模型,对混合模式定频控制的改进型LLC谐振变换器进行了理论分析,推导了电压增益的表达式以及开关管软开关的实现条件;并通过一台120~400 V输入、300 W/48 V输出的实验样机验证了理论分析的正确性。

关键词： LLC谐振变换器移相控制宽范围电压输入定频控制状态平面轨迹混合模式软开关

一种Boost型宽电压范围输入LLC谐振变换器

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中国电机工程学报 2015年第15期35卷 3895-3903页

作者：孙孝峰申彦峰朱云娥刘飞龙吴俊娟河北省电力电子节能与传动控制重点实验室(燕山大学) 河北省秦皇岛市066004

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的Boost型LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合... 详细信息

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的Boost型LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240 V输入、24 V/25 A输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。

关键词： LLC 交错并联Boost 定频控制脉冲宽度调制宽输入电压范围

基于优选矢量合成的Vienna整流器滑模预测控制

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中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8699-8707页

作者：党超亮王飞刘丁同向前宋卫章西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710048 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西省西安市710054

面向并网变换器的传统模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,DPMPC)常利用增加电压矢量数量或矢量区间的精确划分以实现定频控制。针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题,提出一种基于优选开关矢量合成... 详细信息

面向并网变换器的传统模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,DPMPC)常利用增加电压矢量数量或矢量区间的精确划分以实现定频控制。针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题,提出一种基于优选开关矢量合成的Vienna整流器模型预测直接功率控制(direct power mode predictive control with constant frequency,DPMPC-CF)与滑模(sliding-mode control,SMC)外环控制的的双闭环复合控制方法。通过对Vienna整流器建模得到输入功率的预测值,利用SMC外环计算有功功率的给定值。在每个扇区内,通过优选代价函数最小所对应的3个电压矢量,采用代价函数计算相应电压矢量的占空比,进而实现类空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)。最后,从静态、暂态、调制信号等多个维度与传统的DPMPC进行对比验证,结果表明,所提出的DPMPC-CF具有良好的稳态和动态性能。

关键词： Vienna整流器模型预测控制滑模控制直接功率控制定频控制