基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法

1

作者 王议锋 杨绍琪 +2 位作者 马小勇 陶珑 王忠杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3049-3059,共11页

在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出。无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关。为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法。首先,建立死区前... 在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出。无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关。为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法。首先,建立死区前后储能元件能量变化的数学模型。然后,结合死区起止时刻的能量平衡方程,研究软开关无法实现的电路机理。在此基础上,考虑开关管输出电容非线性特征,提出软开关实现方法,避免了复杂谐振过程的时域精确建模,提高软开关实现的准确性。最后,搭建500W实验样机进行实验,结果表明,相较于对谐振过程建模的传统时域模型,所提方法将实际开通电压降低47%,使峰值变换效率提升0.4%,进而验证了其有效性。 展开更多

关键词 BOOST变换器 临界导通模式 能量模型 软开关 开关管输出电容

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混合导通模式三相三电平VIENNA整流器控制策略 被引量：19

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作者 严刚 姚文熙 +2 位作者 李宾 杭丽君 吕征宇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期87-93,共7页

对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时... 对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(THDi)。最后通过5kW三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(PF)接近于1。 展开更多

关键词 三电平整流器 物理解耦 混合导通模式 功率因数校正 占空比前馈 VIENNA

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混合导通模式Boost PFC的控制策略研究 被引量：3

3

作者 王武 叶开明 +2 位作者 陈浩龙 蔡逢煌 洪巧文 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期16-21,44,共7页

工作在宽负载输出应用场合的Boost PFC变换器(如不间断电源)单独采用连续导通模式算法和断续导通模式算法时存在电流畸变问题,本文针对此问题提出了混合导通模式控制策略。详细分析了混合导通模式控制策略的工作原理及其控制优势,基于DS... 工作在宽负载输出应用场合的Boost PFC变换器(如不间断电源)单独采用连续导通模式算法和断续导通模式算法时存在电流畸变问题,本文针对此问题提出了混合导通模式控制策略。详细分析了混合导通模式控制策略的工作原理及其控制优势,基于DSP设计了相对应的数字控制解决方案,仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性、可靠性。 展开更多

关键词 功率因数校正 数字控制 混合导通模式

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混合导通模式并网逆变器的直接电荷量控制方法 被引量：1

4

作者 赵普 张宇 关清心 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期5242-5253,共12页

逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器... 逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器,并使逆变侧电感工作于混合导通模式(mixed conduction mode,MCM)。逆变器在负载电流较小时工作于DCM,在负载电流较大时工作于梯形导通模式(trapezium conduction mode,TPCM),从而在实现软开关的同时,有效地减小了电流应力。DCM与TPCM都可以实现固定开关频率,但基于传统的状态平均模型难以实现控制器的设计。该文提出一种以桥臂输出的电荷量作为控制变量的电荷量模型。该模型为线性化的二阶模型,大大简化控制器的设计。基于该模型,该文提出了一种定开关频率的直接电荷量控制方法。最后,通过仿真和实验,验证所提出的建模与控制方法的优越性。 展开更多

关键词 不连续导通模式 T型三电平电路 梯形导通模式 电荷量模型 直接电荷量控制 LCL滤波器

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级联式谐振变换器的电路特性及其非连续导通模式的分析

5

作者 朱建华 罗方林 《电工电能新技术》 CSCD 2003年第3期6-10,共5页

本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器,该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点,并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法,推导了电压传输增益,同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态,得出相应的等效电路,... 本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器,该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点,并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法,推导了电压传输增益,同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态,得出相应的等效电路,并且运用数值解法求得谐振电压电流的波形和临界负载电流。 展开更多

关键词 级联式谐振变换器 多元件谐振变换器 谐振变换器 非连续导通模式

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临界连续导通模式Boost功率因数校正变换器的工频调节控制方法 被引量：7

6

作者 罗欢 许建平 +1 位作者 何大印 沙金 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期16-26,共11页

提出了一种电感电流临界连续导通模式(critical conduction mode,CRM)Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的工频调节(line cycle adjusting,LCA)控制方法。LCA控制不需要误差放大器及相应的补偿网络,因此,具有瞬态... 提出了一种电感电流临界连续导通模式(critical conduction mode,CRM)Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的工频调节(line cycle adjusting,LCA)控制方法。LCA控制不需要误差放大器及相应的补偿网络,因此,具有瞬态响应速度快以及环路设计简单的优点,同时,LCA控制的运算量极低,适用于低成本,运算速度较慢的数字控制芯片。实验结果表明,与固定导通时间(constant on-time,COT)控制CRM Boost PFC变换器相比,LCA控制CRM Boost PFC变换器具有更快的瞬态响应速度以及相近的功率因数。 展开更多

关键词 功率因数校正 BOOST变换器 临界连续导通模式 快速瞬态响应

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MOSFET反向恢复特性对临界导通模式图腾柱Boost PFC的影响 被引量：6

7

作者 赵臣凯 吴新科 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第9期981-985,共5页

针对传统的临界导通模式计算方法没有考虑反向恢复,导致图腾柱Boost PFC实验结果与计算不符的问题,将线性拟合的方法应用到反向恢复的预测中。开展了考虑反向恢复的临界导通模式图腾柱Boost PFC的模态分析,建立了电感电流正向峰值和负... 针对传统的临界导通模式计算方法没有考虑反向恢复,导致图腾柱Boost PFC实验结果与计算不符的问题,将线性拟合的方法应用到反向恢复的预测中。开展了考虑反向恢复的临界导通模式图腾柱Boost PFC的模态分析,建立了电感电流正向峰值和负向电荷之间的关系,提出了线性拟合实验测量结果从而预测反向恢复的方法;在600 W临界导通模式图腾柱Boost PFC上,对预测反向恢复的方法进行了评价,进行了反向恢复对PFC影响的试验。研究结果表明:该方法能精确计算临界导通模式图腾柱Boost PFC的反向恢复,验证了反向恢复会显著增加电感电流,减小开关频率,并有助于拓展零电压开通范围。 展开更多

关键词 图腾柱Boost PFC 临界导通模式 反向恢复

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Buck变换器导通模式转换滑模PI混合控制策略 被引量：8

8

作者 崔楠 许家群 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期254-262,共9页

为了满足Buck变换器由待机或轻载向较大负载状态快速转换的需求,基于对传统平均电流控制Buck变换器的动态性能分析,提出了一种改进的适用于断续导通模式/连续导通模式过程的滑模PI混合控制策略。该策略电压外环依据系统状态和导通模式... 为了满足Buck变换器由待机或轻载向较大负载状态快速转换的需求,基于对传统平均电流控制Buck变换器的动态性能分析,提出了一种改进的适用于断续导通模式/连续导通模式过程的滑模PI混合控制策略。该策略电压外环依据系统状态和导通模式分别采用PI控制器和滑模控制器,其中稳态工况应用PI控制器,负载增大动态工况根据导通模式转换为滑模控制器,并通过统一校正的平均电感电流实现导通模式的准确判断。该混合控制策略可以有效结合PI控制与滑模控制各自的稳态与动态性能优势。仿真和实验结果表明,相比于传统平均电流控制,本策略动态响应时间缩短约65%,电压跌落减小35%以上。 展开更多

关键词 BUCK变换器 导通模式 滑模控制 混合控制

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两种连续导通模式无桥PFC拓扑

9

作者 李涵 王志强 吴双 《中国农村水利水电》 北大核心 2006年第6期115-116,118,共3页

工作在连续导通模式的Bridgeless-Boost和Halfbridge-Boost拓扑,省略了传统Boost-PFC前端的整流桥,减少了通态损耗,提高了电路的效率约1%。分析Bridgeless-Boost拓扑共模EMI干扰的产生机理,对Halfbridge-Boost拓扑提出了一种新的控制方... 工作在连续导通模式的Bridgeless-Boost和Halfbridge-Boost拓扑,省略了传统Boost-PFC前端的整流桥,减少了通态损耗,提高了电路的效率约1%。分析Bridgeless-Boost拓扑共模EMI干扰的产生机理,对Halfbridge-Boost拓扑提出了一种新的控制方式,并作了仿真和试验的验证。 展开更多

关键词 功率因数校正 连续导通模式 Bridgeless-Boost Halfbridge-Boost 共模干扰

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兼顾电感电流连续导通和断续运行模式的DC/DC电路建模和参数辨识 被引量：30

10

作者 马皓 毛兴云 徐德鸿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期64-69,共6页

电力电子电路作为开关型功率变换器,其离散事件与连续时间动态特性相互作用,使其呈现混杂系统的动态特征。给出电力电子电路基于混杂系统的统一模型,并在此模型的基础上提出一种能应用于故障诊断的参数辨识法。建立Buck、Boost、Buck-Bo... 电力电子电路作为开关型功率变换器,其离散事件与连续时间动态特性相互作用,使其呈现混杂系统的动态特征。给出电力电子电路基于混杂系统的统一模型,并在此模型的基础上提出一种能应用于故障诊断的参数辨识法。建立Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、反激式直流变换、正激式直流变换等6种DC/DC电路的混杂系统模型,并且上述模型兼顾了电感电流运行在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)。基于上述模型,以Buck电路为例,给出应用最小二乘算法对该模型的参数进行辨识的方法。通过Buck电路的滤波电感、滤波电容和电容ESR的辨识实验验证了这一方法的有效性。 展开更多

关键词 电力电子电路 混杂系统 参数辨识 连续导通模式 断续导通模式

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新型无轴承开关磁阻电机双相导通数学模型 被引量：29

11

作者 曹鑫 邓智泉 +1 位作者 杨钢 王晓琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期50-56,共7页

针对传统无轴承开关磁阻电机数学模型单相电流导通模式的局限性,提出了一种适用于单、双相导通的无轴承开关磁阻电机数学模型。在建立两相电流导通的等效磁路模型基础上,确定电感矩阵,推导出两相电流导通的径向悬浮力和电磁转矩的表达... 针对传统无轴承开关磁阻电机数学模型单相电流导通模式的局限性,提出了一种适用于单、双相导通的无轴承开关磁阻电机数学模型。在建立两相电流导通的等效磁路模型基础上,确定电感矩阵,推导出两相电流导通的径向悬浮力和电磁转矩的表达式。基于该数学模型的双相电流导通模式极大程度地拓宽了无轴承开关磁阻电机的工作区域,增加了其承受径向负载的能力。利用磁场分析法验证了该数学模型的正确性和优良的工作特性。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 数学模型 双相导通 导通模式

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飞兆半导体交错式临界导通PFC控制器为绿色电源提供超过96％的效率

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《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期301-302,共2页

2009年2月19日，飞兆半导体公司为电源设计人员提供临界导通模式交错式功率因数校正（PFC）控制器，可为AC—DC电源提供超过96％的功率转换效率。新产品适合的应用包括用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统，以及额定功... 2009年2月19日，飞兆半导体公司为电源设计人员提供临界导通模式交错式功率因数校正（PFC）控制器，可为AC—DC电源提供超过96％的功率转换效率。新产品适合的应用包括用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统，以及额定功率100～1000W的工业电源系统之电源。以经具有高效率和低成本的BCMPFC转换器局限于约300W的最大功率水平。 展开更多

关键词 飞兆半导体公司 PFC控制器 绿色电源 导通模式 交错式 临界 功率因数校正 功率转换效率

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固定导通时间控制的多路输出DC/DC电源的研制 被引量：8

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作者 王泽景 徐怡 龚春英 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2016年第3期17-21,40,共6页

针对多路输出反激变换器交叉调整率的问题,给出了提高多路输出电压精度的几种方法。采用了固定导通时间模式的控制方法,分析了其工作原理,研制了一款宽输入电压范围（200～900V）、50W七路输出双管反激变换电源,并针对研制过程中遇到的... 针对多路输出反激变换器交叉调整率的问题,给出了提高多路输出电压精度的几种方法。采用了固定导通时间模式的控制方法,分析了其工作原理,研制了一款宽输入电压范围（200～900V）、50W七路输出双管反激变换电源,并针对研制过程中遇到的问题进行了介绍和分析,给出了解决方法。 展开更多

关键词 多路输出 固定导通时间模式 双管反激

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一种新型临界模式控制的变频软开关全桥DC/DC变流器 被引量：6

14

作者 孟培培 吴新科 +2 位作者 赵晨 张军明 钱照明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期106-112,共7页

储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器（full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI）,采用传统的固定频率、移向控制（phase-shift,PS）方式时主要工作于断续导通模式（discontinuous conductionmode,DCM... 储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器（full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI）,采用传统的固定频率、移向控制（phase-shift,PS）方式时主要工作于断续导通模式（discontinuous conductionmode,DCM）,不适合应用于宽范围电压输入的场合。为克服PSFB-PESI变流器的这一缺点,提出一种新型的采用变频（variable frequency,VF）控制策略的FB-PESI DC/DC变流器（VFFB-PESI）。该VFFB-PESI变流器不仅保留了PSFB-PESI变流器宽范围软开关、高效率、高功率密度的优点,还可始终工作于临界导通模式（critical continuous operation mode,CrCM）,从而在宽输入电压范围内均可获得较高的变换效率。同时给出了针对该VFFB-PESI变流器的损耗分析方法和优化设计流程。通过制作的300 W、200~400 V输入、12 V输出样机实验,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 全桥DC/DC变流器 变频PWM控制 软开关 临界导通模式 高效率 优化设计

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临界模式功率因数校正电路的仿真与实验研究 被引量：2

15

作者 刘靖纳 陈东阳 +1 位作者 王茂均 冀建利 《电测与仪表》 北大核心 2008年第1期8-10,61,共4页

介绍了一种用控制芯片MC33262组成500W的功率因数预调整器电路,分析了基于BOOST的临界模式功率因数校正电路的原理,推导了临界条件,并进行了PSPICE仿真和实验。实验结果证明能达到0.99以上的功率因数,总谐波畸变小于0.9,最后给出了实例。

关键词 PSPICE仿真 功率因数校正 临界导通模式

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一种PFM控制模式高效反激转换器的设计 被引量：2

16

作者 赵晨光 冯全源 王丹 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期646-650,共5页

设计了一种不连续导通模式(DCM)下高效反激式转换器的控制方案。该方案通过电压检测(VS)端电感检测功率MOS管的导通状态,通过控制电路对VS信号进行采样和保持,采样值输入至降频电路产生降频电流,降低振荡器的工作频率,从而减少功率MOS... 设计了一种不连续导通模式(DCM)下高效反激式转换器的控制方案。该方案通过电压检测(VS)端电感检测功率MOS管的导通状态,通过控制电路对VS信号进行采样和保持,采样值输入至降频电路产生降频电流,降低振荡器的工作频率,从而减少功率MOS管的开关损耗,提高转换器的工作效率。在不同的输出负载下,VS的采样值产生不同大小的降频电流不同程度降低振荡器的工作频率,实现对系统的脉冲频率调制和脉冲宽度调制的结合控制。本电路采用0.5μm BiCMOS工艺,利用Hspice和Cadence软件对设计的电路进行仿真。仿真结果表明,转换器的效率高达86%,在0.1 A轻载情况下效率也达到了72.1%,较高的工作效率满足设计要求。 展开更多

关键词 开关电源 反激转换器 高效率 脉冲频率调制(PFM) 不连续导通模式(DCM)

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高速开关磁阻风力发电机功率变换器与MPPT控制

17

作者 孙冠群 吕易儒 +3 位作者 王新刚 董文娟 郭金龙 李刚 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期567-575,共9页

针对变速风电工况下开关磁阻发电机(SRG)变励磁电压最大功率点跟踪(MPPT)控制问题,该文探究直接控制SRG发电阶段相电流、开关角不固定时多变量控制以及高速运行和连续导通模式(CCM)有效性等问题。首先提出一种SRG新型功率变换器,由强励... 针对变速风电工况下开关磁阻发电机(SRG)变励磁电压最大功率点跟踪(MPPT)控制问题,该文探究直接控制SRG发电阶段相电流、开关角不固定时多变量控制以及高速运行和连续导通模式(CCM)有效性等问题。首先提出一种SRG新型功率变换器,由强励直升压主电路和可变励磁电压励磁电路组成,详述其工作过程并推导出SRG相关数学模型,分析相关理论特征。控制策略方面,提出一种基速以下全域单变量励磁电压扰动的MPPT控制方法,给出新型励磁电压扰动模型,除励磁阶段外,在新型功率变换器支撑下实现了发电阶段也可通过励磁电压变换进而直接调节相电流;开关角控制策略方面,给出开通角和关断角跟随转速自动在线快速线性调节的控制模型。从而将传统可控的多个变量耦合后仅由励磁电压作为单一变量实施MPPT控制,基速以上引入桨距角控制恒功率输出,全工作区域内的检测量仅为转子位置(转速)和功率。通过仿真与实验,并与已有两种变励磁电压MPPT结果进行比较,验证高速CCM运行下新型功率变换器与控制策略的有效性。 展开更多

关键词 风力发电 开关磁阻发电机 最大功率点跟踪 连续导通模式 功率变换器 励磁电压扰动法 开关角控制

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一种新型的CRM-Boost APFC控制方法

18

作者 陈明城 张卫平 +2 位作者 刘元超 史本元 张晓强 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期139-146,共8页

介绍了Boost-APFC电路工作在临界导通模式下的优势。针对传统单相CRM-Boost APFC电压模式控制方法存在PI参数调试时间较长、调节效果较差、不稳定因素增加等不足,提出了一种有静态工作点的单相CRMBoost APFC电压模式控制方法,并通过PSI... 介绍了Boost-APFC电路工作在临界导通模式下的优势。针对传统单相CRM-Boost APFC电压模式控制方法存在PI参数调试时间较长、调节效果较差、不稳定因素增加等不足,提出了一种有静态工作点的单相CRMBoost APFC电压模式控制方法,并通过PSIM仿真验证了该方法的优点。针对新型交错控制方法存在PI参数调试时间较长、不稳定因素增加等不足和需要额外使用一个电压控制电流源的情况,提出了一种改进型两相交错并联CRM-Boost APFC电压模式控制方法,并且完成了PSIM仿真,功率因数高达99.96%。制作了一台4kW的两相交错并联CRM-Boost APFC实验样机,并进行了实验调试,功率因数达到了99.66%,效率为98.02%。 展开更多

关键词 Boost-APFC 临界导通模式 静态工作点 两相交错并联

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一种高速SRG功率变换器及其CCM风电控制 被引量：1

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作者 孙冠群 宋春伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期299-305,共7页

提出一种无主开关管的新型开关磁阻发电机(SRG)功率变换器拓扑,在高速运行和连续导通模式(CCM)下分析其励磁和发电两阶段工作过程,并与通过开关角控制的经典不对称半桥功率变换器进行对比,发现两者的励磁和发电工作过程基本相同。进一... 提出一种无主开关管的新型开关磁阻发电机(SRG)功率变换器拓扑,在高速运行和连续导通模式(CCM)下分析其励磁和发电两阶段工作过程,并与通过开关角控制的经典不对称半桥功率变换器进行对比,发现两者的励磁和发电工作过程基本相同。进一步通过仿真和实验,获得新型功率变换器在高速CCM时的相电压、相电流等结果与理论分析相吻合,并获得转速、励磁电压、发电电压、功率四者的约束关系,从而优化输出功率时可采用调节励磁电压和发电电压的方式,相比于不对称半桥功率变换器,两者的发电输出能力相当。最后,以变速风电应用为例,给出控制策略,无需转子位置检测和风速检测,基速以上无桨距角调节,证实了所提新型功率变换器及其控制策略在高速CCM运行时的有效性。 展开更多

关键词 风力发电 开关磁阻发电机 功率变换器 无开关管 连续导通模式 控制策略

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开关DC／DC变换器的统一离散模型 被引量：7

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作者 冷朝霞 刘健 +1 位作者 刘庆丰 王华民 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期114-120,共7页

为了确切地描述DC/DC变换器的系统特性,指导变换器的控制策略设计,文中利用状态转移矩阵,建立了基于电感电流连续和不连续两种运行模式的Boost变换器统一离散模型。给出了根据系统当前状态及控制策略,计算每个开关周期中功率开关关断后... 为了确切地描述DC/DC变换器的系统特性,指导变换器的控制策略设计,文中利用状态转移矩阵,建立了基于电感电流连续和不连续两种运行模式的Boost变换器统一离散模型。给出了根据系统当前状态及控制策略,计算每个开关周期中功率开关关断后电感电流持续时间的方法,给出了变换器运行模式的判断条件,确定了模型的系数矩阵。与实验结果进行比较,验证了统一离散模型的有效性。 展开更多

关键词 开关DC/DC变换器 BOOST变换器 连续电感电流导通模式 不连续电感电流导通模式 离散模型

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