摘要：针对单相级联h桥整流器的电力电子设备在煤矿场景下运行过程中直流侧存在二次电压纹波,导致网侧电流畸变、电容值漂移等问题,通过分析单相级联h桥整流器直流侧二次电压纹波的形成原因,提出了一种基于分裂电容不相等的独立型解耦拓扑的优化控制方法。该方法通过在电容两端叠加二倍工频的电压来抵消二次电压纹波,实现了直流侧二次电压纹波的有效抑制。针对3种基于构造二次电压的解耦方式(直流分裂电容值不等,直流电压分量相等;直流分裂电容值不等,且直流电压分量也不等;直流分裂电容值相等,直流电压分量不等)进行了参数设计和控制策略的研究,并通过分析参数对二次电压幅值的影响,确定了最优的参数取值范围,以实现有效的功率解耦,并减小电容值,降低设备体积和成本。仿真结果表明:①在0.2 s时加入分裂电容的独立型解耦拓扑(SC−IAPD)电路,基于解耦方式2的SC−IAPD电路控制方法、基于解耦方式2的SC−IAPD电路的优化控制方法、基于解耦方式1的SC−IAPD电路控制方法的直流侧输出电压纹波都控制在1~1.5 V,说明对称半桥解耦电路可有效抑制直流电压波动,同时在负荷变化时具有良好的解耦性能。②在轻载切重载的情况下,基于解耦方式2的SC−IAPD电路的优化控制方法能快速跟随负载变化,实现纹波的抑制,具有更强的带载能力和更佳的解耦效果。而在重载切轻载的情况下,基于解耦方式1的SC−IAPD电路控制方法能够更好地实现解耦性能,将电压纹波控制在1 V以内。如果考虑电容值的最小化,基于解耦方式2的SC−IAPD电路的控制方法则更具优势。实验结果表明:①负载突变前,传统控制方法和基于二次电压的解耦控制方法都能有效抑制直流侧的电压纹波,但基于二次电压的解耦控制方法在抑制电压纹波方面效果更佳,使直流侧的电压纹波更小。②负载突变后,传统控制方法无法维持直流侧电压的稳定性,出现较大的震荡,失去稳定性。

摘要：针对单相级联h桥整流器(cascadedh-bridge rectifier,ChBR)输入输出瞬时功率不平衡导致直流侧电压中含有二倍频纹波,造成网侧电流低次谐波污染的问题,提出了一种嵌入N次陷波滤波器的混合控制策略。首先根据ChBR数学模型和双闭环控制策略,分析ChBR网侧电流谐波产生的机理及推导其谐波分布规律。其次在dq旋转坐标系下的前馈解耦控制基础上,引入瞬态直接电流控制思想。然后分析了N次陷波滤波器对网侧电流谐波的抑制效果,给出N次陷波滤波器参数设计和离散方法。接着详细讨论了N次陷波器嵌入电流内环控制的设计方法,该方法有效抑制了网侧电流的3、5、7次等低次谐波,减少了PI控制器的负荷。最后,实验结果表明所提控制策略具有更小的电压超调和更短的动态响应时间,明显降低了网侧电流畸变率。

摘要：针对直流分裂电容型复用式有源功率解耦(MAPD)电路在电容失配下解耦效果变差的问题,提出一种适用于电容失配情况下的控制策略。首先,将MAPD电路移植到单相级联h桥整流器(ChBR)中,阐述了所结合电路的优势,分析了MAPD电路在电容匹配下运行的机理。其次,考虑到电容容值容易随温度等因素发生变化,对电容失配下电路中衍生的纹波进行分析,对分裂电容的电压参考值进行修改,研究电容失配情况下的纹波抑制方法,设计一种针对电容失配情况下的双环路控制策略,可有效解决电容失配对系统解耦产生的影响,具有鲁棒性好、解耦精度高的特点。仿真和实验结果均验证了所提出控制策略的有效性。

摘要：针对电力电子变压器的重要前置组成部分级联h桥整流器的输出电压平衡问题,提出一种基于模拟控制单元和数字控制单元相结合的电压平衡模块化控制策略。所提控制策略由模拟控制单元和数字控制单元构成,模拟控制单元为双闭环控制,外环为比例积分控制,内环为滞环控制,实现所有h桥单元输出总电压的无误差控制及功率因数校正;数字控制单元通过排序算法实现每个h桥单元输出电压的平衡控制;同时,文中对系统的参数进行了详细的设计。在Matlab/Simulink中搭建了5个h桥单元、十一阶的级联h桥整流器,对文中所提出的控制策略进行了仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

摘要：针对级联h桥整流器输出电压平衡问题,在传统比例式脉冲补偿电压平衡策略的基础上引入了模糊控制技术,提出了基于模糊自适应PI控制的级联h桥整流器输出电压平衡策略,并对所提策略进行了建模分析,给出了模糊控制器的设计方法。所提策略在整体双闭环控制的基础上,通过电压平衡模糊控制计算出各级的占空比补偿量,进而实现各级输出电压的平衡。最后,利用搭建的3级级联h桥整流器的仿真模型和实验样机对传统策略和所提策略分别进行了测试,测试结果表明所提策略能够有效地减小级联h桥整流器大范围切载时各级输出电压间的最大不平衡电压,证明了所提策略的正确性和可行性。

摘要：级联h桥整流器在实际运行中会因负载不平衡产生直流母线电容电压不平衡问题。针对负载不平衡下直流母线电压平衡问题,提出了直流母线参考电压范围内的负载不平衡限制范围。为减小锁相环给系统控制带来的复杂性,采用无锁相环控制结构。通过深入研究二维调制控制算法,推导出两桥调制波电压波形。然后根据功率平衡原则推导出系统稳定运行在单位功率因数下的负载不平衡限制范围,同时给出了直流母线参考电压选取范围。仿真和实验结果验证了所提出的直流侧电压选取范围与负载不平衡限制范围的有效性与可行性,对级联h桥整流器系统参数设计提供了有重要依据。

摘要：针对级联h桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联h桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。

摘要：无工频牵引变压器技术是实现高速列车轻量化的手段之一。该文首先分析了无工频变压器电力牵引传动系统前端级联h桥整流器的工作原理,以及开关状态和网侧电流对直流侧电容充放电的影响。针对级联h桥整流器电容电压平衡问题,为了实现负载严重不对称情况下直流侧电容电压快速平衡的控制目标,以传统的载波移相脉宽调制方法为基础,提出了一种基于电压补偿分量注入的载波移相脉宽调制算法。考虑负载不平衡度很大的恶劣情况,对该算法的电压补偿分量进行设计与定量计算,并针对该算法多个h桥级联拓扑的应用进行了理论扩展。计算机仿真和半实物实验都验证了该算法的有效性和正确性。

摘要：三相级联h桥整流器由于具有灵活性与易模块化的特点,使得其在电力电子变压器(powerelectronic transformer,PET)系统中得到了广泛应用。而该变换器相间-相内模块直流电压不均衡是其亟待解决的问题。针对该问题,提出一种直流电压均衡控制策略,实现相间直流电压均衡与相内模块间直流电压均衡。首先,提出零序补偿控制方案,以解决相间直流电压均衡问题,通过构建端口电压零序分量,在dq坐标系下分析零序功率分布,建立起相间直流电压与零序电压的线性关系。通过控制三相零序功率,实现相间均压的目的;接着,针对相内电压均衡问题,提出了一种脉宽调制和排序均压调制相结合的宽带载范围的均压算法,使部分模块可以空载运行,提高了相内直流电压均压能力。最后,建立了三相级联九模块整流器小功率实验平台。基于FPGA控制器完成了控制程序设计,验证了所提控制策略的正确性与有效性。

摘要：电力电子变压器（power electronic transformer,PET）广泛采用级联h桥（cascaded h-bridge,ChB）整流器与隔离双向DC/DC变换器（isolated bidirectional DC/DC converter,IBDC）两级级联结构。直流链电容作为能量缓冲环节,当两侧变换器动态响应差异较大时,易使直流链电容功率不平衡,导致直流链电压动态波动增大和系统稳定性的降低。对此,该文提出将输出电压控制与直流链电压控制的任务分派至ChB级和IBDC级共同承担的协调控制策略。基于频域法对负载扰动下的直流链电压波动响应进行建模分析,以及对闭环稳定性进行分析,并与传统独立控制策略进行对比,论证协调控制方法的优越性。此外,为确保子模块直流链电压均衡,在IBDC级设计均衡控制器,与协调控制策略合并,得到结构紧凑的PET整体控制策略。仿真及实验结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。