有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁...     

辅助谐振变换极软开关逆变器的新型控制方法

开关损耗和电磁干扰是变流器高频化的主要问题。辅助谐振变换极(ARCP)软开关逆变器通过引入辅助元件和谐振元器件来降低开关损耗,但是引入的辅助元件在导通过程中会带来新的开关损耗。为了降低辅助回路的电流应力和主开关的关断电流,提高逆变器的工作效率,通过对分段定时间控制和变时间控制2种方式进行对比分析,综合两者的优点,在此基础上根据预测电流的原理,提出一种结构简单、控制方便的电流预测变时间的控制方法。该方法通过稳态负载电流的过零点和幅值,结合电流的正弦特性,预测下一时刻的电流值,准确计算提前开通时间,改变辅助开关管的导通时间进而改变辅助回路电流。该方法将小电流区域计算精度进一步提高,使得辅助回路电压应力随负载电流变化而相应减小,降低了开关器件电流应力,也提高了ARCP逆变器的效率。最后通过Simulink仿真工具建立模型,搭建ARCP平台进行实验验证,表明该控制方法能有效降低辅助回路的电流应力和开关损耗,提高了辅助谐振变换极软开关逆变器的工作效率,且运算成本低。