單相電力電子變換器的二次諧波電流抑制技術

電力電子新技術系列圖書序言
前言
第1章緒論1
1.1兩級式單相變換器的應用1
1.1.1單相變換器的應用1
1.1.2單相變換器的結構4
1.2二次諧波電流的產生和傳播5
1.3二次諧波電流的危害6
1.4二次諧波電流抑制方法7
1.4.1基于無源元件的二次諧波電流抑制方法7
1.4.2基于DC-DC變換器控制的二次諧波電流抑制方法8
1.4.3基于功率解耦的二次諧波電流抑制方法13
1.5二次諧波電流補償器16
1.5.1二次諧波電流補償器的控制策略16
1.5.2加入二次諧波電流補償器的兩級式單相變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性18
1.6本章小結20
參考文獻20
第2章兩級式單相變換器中二次諧波電流抑制的基本思路26
2.1兩級式單相變換器中DC-DC變換器的分類26
2.2兩級式單相變換器中DC-DC變換器的交流小信號模型27
2.3兩級式單相變換器中DC-DC變換器的母線端口阻抗特性29
2.3.1兩級式單相DC-AC逆變器中BVCC的母線端口阻抗推導30
2.3.2兩級式單相DC-AC逆變器中BCCC的母線端口阻抗推導30
2.3.3兩級式單相PFC變換器中BCCC的母線端口阻抗推導32
2.3.4兩級式單相PFC變換器中BVCC的母線端口阻抗推導33
2.3.5BVCC和BCCC的母線端口阻抗特性討論34
2.4二次諧波電流抑制的基本方法35
2.4.1BVCC的二次諧波電流抑制方法35
2.4.2BCCC的二次諧波電流抑制方法36
2.4.3基于二次諧波電流補償器的二次諧波電流抑制方法36
2.5本章小結39
參考文獻39
第3章兩級式單相DC-AC逆變器中前級為Buck類BVCC的
二次諧波電流抑制方法41
3.1二次諧波電流的傳播機理41
3.2Buck類BVCC的二次諧波電流抑制方法42
3.2.1虛擬串聯(lián)阻抗和虛擬并聯(lián)阻抗的引入42
3.2.2Buck變換器中虛擬串聯(lián)阻抗和虛擬并聯(lián)阻抗的選取43
3.3Buck類BVCC的二次諧波電流抑制控制策略推導47
3.3.1加帶通濾波器電感電流反饋的二次諧波電流抑制控制策略47
3.3.2基于虛擬電阻的二次諧波電流抑制控制策略48
3.3.3帶阻濾波器級聯(lián)電壓調節(jié)器的二次諧波電流抑制控制策略48
3.3.4加帶通濾波器電容電壓反饋的二次諧波電流抑制控制策略48
3.3.5加帶阻濾波器負載電流前饋的二次諧波電流抑制控制策略49
3.3.6加入負載電流前饋并復用帶阻濾波器的二次諧波電流抑制控制策略49
3.3.7不同二次諧波電流抑制控制策略的比較51
3.4兼顧二次諧波電流抑制和穩(wěn)定裕度的閉環(huán)參數(shù)設計52
3.4.1采用VRS時的閉環(huán)參數(shù)設計53
3.4.2采用BPF-ICFS時的閉環(huán)參數(shù)設計57
3.4.3采用NF-VL+LCFFS時的閉環(huán)參數(shù)設計58
3.5采用不同控制策略時Buck類BVCC母線端口阻抗的對比60
3.6實驗驗證61
3.7本章小結65
參考文獻66
第4章兩級式單相DC-AC逆變器中前級為Boost類BVCC的二
次諧波電流抑制方法68
4.1二次諧波電流在Boost類BVCC和直流輸入源中的傳播機理68
4.2Boost類BVCC的二次諧波電流抑制方法69
4.2.1虛擬串聯(lián)阻抗和虛擬并聯(lián)阻抗的引入69
4.2.2Boost變換器中虛擬串聯(lián)阻抗和虛擬并聯(lián)阻抗的選取71
4.3Boost類BVCC的二次諧波電流抑制控制策略推導75
4.3.1加帶通濾波器的二極管(電感)電流反饋的二次諧波電流抑制控制策略75
4.3.2基于虛擬電阻的二次諧波電流抑制控制策略75
4.3.3加帶阻濾波器負載電流前饋的二次諧波電流抑制控制策略76
4.3.4帶阻濾波器級聯(lián)電壓調節(jié)器并加入負載電流前饋的二次諧波電流抑制
控制策略77
4.3.5不同二次諧波電流抑制方法的比較77
4.4兼顧二次諧波電流抑制和穩(wěn)定裕度的閉環(huán)參數(shù)設計80
4.4.1采用VRS時的閉環(huán)參數(shù)設計80
4.4.2采用BPF-ICFS時的閉環(huán)參數(shù)設計84
4.4.3采用NF-VR+LCFFS時的閉環(huán)參數(shù)設計86
4.5采用不同控制策略時Boost類BVCC母線端口阻抗的對比87
4.6實驗驗證89
4.7本章小結93
參考文獻93
第5章基于DCX-LLC諧振變換器的兩級式DC-AC逆變器中
二次諧波電流抑制方法95
5.1二次諧波電流的傳播機理95
5.2預調節(jié)器+LLC變換器的小信號模型96
5.2.1LLC諧振變換器的小信號模型96
5.2.2DCX-LLC諧振變換器小信號模型的近似簡化98
5.2.3預調節(jié)器+LLC變換器的小信號模型99
5.3抑制二次諧波電流的基本思路100
5.3.1Cb1和Cb2的設計100
5.3.2抑制二次諧波電流的基本思路101
5.4抑制前級預調節(jié)器+LLC變換器中二次諧波電流的控制策略102
5.4.1在電壓環(huán)中加入帶阻濾波器102
5.4.2在整流橋支路引入虛擬串聯(lián)阻抗102
5.4.3同時加入帶阻濾波器并引入虛擬串聯(lián)阻抗104
5.5實驗驗證104
5.5.1兩級式DC-AC逆變器的實現(xiàn)104
5.5.2虛擬串聯(lián)阻抗的設計105
5.5.3不同控制策略下前級變換器的輸出阻抗對比106
5.5.4實驗結果106
5.6本章小結110
參考文獻110
第6章兩級式逆變器中前級為BCCC的二次諧波電流抑制方法112
6.1前級Boost變換器的小信號模型112
6.2二次諧波電流抑制方法114
6.2.1前級Boost變換器中二次諧波電流抑制方法114
6.2.2光伏電池中二次諧波電流的抑制方法116
6.3抑制二次諧波電流的控制方法117
6.3.1諧振峰的阻尼117
6.3.2電感電流反饋系數(shù)與電壓調節(jié)器的設計方法120
6.3.3基于PIR調節(jié)器的抑制二次諧波電流的控制方法122
6.4設計實例122
6.4.1系統(tǒng)閉環(huán)參數(shù)設計123
6.4.2諧振調節(jié)器設計124
6.5實驗驗證125
6.6本章小結127
參考文獻128
第7章兩級式單相PFC變換器中DC-DC變換器的二次諧波
電流抑制方法130
7.1二次諧波電流的傳播機理130
7.2后級DC-DC變換器中的二次諧波電流抑制方法131
7.2.1后級DC-DC變換器為BCCC131
7.2.2后級DC-DC變換器為BVCC132
7.3后級DC-DC變換器中的二次諧波電流的抑制方法137
7.3.1基于帶通濾波器的輸入電流或輸出電流反饋的二次諧波電流抑制方法137
7.3.2基于帶阻濾波器輸入電流前饋的二次諧波電流抑制方法137
7.3.3帶阻濾波器級聯(lián)電壓調節(jié)器并加入輸入電流前饋的二次諧波電流抑制
方法140
7.3.4不同二次諧波電流抑制控制策略的比較140
7.4后級DC-DC變換器的閉環(huán)參數(shù)設計方法141
7.4.1中間母線電壓環(huán)環(huán)路增益的推導142
7.4.2NF-ICFFS的閉環(huán)參數(shù)的設計方法143
7.4.3BPF-OCFS的閉環(huán)參數(shù)的設計方法146
7.4.4NF-VR+ICFFS的閉環(huán)參數(shù)的設計方法147
7.5實驗驗證148
7.5.1移相控制全橋變換器為BCCC148
7.5.2移相控制全橋變換器為BVCC149
7.6本章小結152
參考文獻153
第8章AC-DC-AC變換器系統(tǒng)中DC-DC變換器的二次諧波
電流抑制方法154
8.1AC-DC-AC變換器系統(tǒng)中二次諧波電流的產生和傳播機理154
8.1.1二次諧波電流的產生154
8.1.2二次諧波電流的傳播機理155
8.2抑制二次諧波電流的基本思路156
8.2.1DC-DC變換器控制Vbus2時二次諧波電流的抑制思路157
8.2.2DC-DC變換器控制Vbus1時二次諧波電流的抑制思路159
8.3抑制二次諧波電流的控制策略159
8.3.1基于虛擬串聯(lián)阻抗的二次諧波電流抑制控制策略159
8.3.2加入虛擬串聯(lián)阻抗后的參數(shù)設計準則162
8.4實驗結果164
8.4.1AC-DC-AC變換器系統(tǒng)的實現(xiàn)164
8.4.2虛擬串聯(lián)阻抗的參數(shù)設計166
8.4.3實驗結果167
8.5本章小結169
參考文獻169
第9章二次諧波電流補償器的電流基準前饋控制171
9.1無電解電容SHCC的工作原理171
9.2SHCC的電壓電流雙閉環(huán)控制173
9.3SHCC的電流基準前饋控制175
9.4SHCC的簡化電流基準前饋控制177
9.5實驗驗證179
9.6本章小結185
參考文獻185
第10章二次諧波電流補償器的單周期控制186
10.1無電解電容SHCC的基本電路拓撲186
10.2SHCC的單周期控制策略187
10.2.1單周期控制的基本原理187
10.2.2混合型單周期控制策略192
10.2.3加直流電流偏置的單周期控制策略194
10.3實驗驗證198
10.4加直流電流偏置的單周期控制策略在其他SHCC中的推廣202
10.5本章小結202
參考文獻203
第11章基于虛擬并聯(lián)阻抗的二次諧波電流補償器的控制策略204
11.1基于虛擬并聯(lián)阻抗的二次諧波電流補償方法204
11.1.1基本控制方法的提出204
11.1.2SHCC原始端口阻抗特性205
11.1.3虛擬并聯(lián)阻抗的引入和實現(xiàn)207
11.2虛擬并聯(lián)阻抗的選取208
11.3虛擬并聯(lián)阻抗的設計210
11.3.1PFC變換器和移相控制全橋變換器的母線端口阻抗特性210
11.3.2Cp的設計211
11.3.3rp和rd的設計212
11.4SHCC閉環(huán)參數(shù)設計214
11.5實驗驗證216
11.6本章小結221
參考文獻221
第12章減小SHCC損耗的儲能電容電壓自適應控制223
12.1無電解電容SHCC中的重要數(shù)量關系223
12.2儲能電容電壓的自適應控制225
12.2.1Buck型SHCC中儲能電容電壓的值控制225
12.2.2Boost型SHCC中儲能電容電壓的小值控制226
12.3實驗驗證227
12.3.1Buck型SHCC的儲能電容電壓值控制227
12.3.2Boost型SHCC的儲能電容電壓小值控制229
12.4本章小結230
參考文獻231
第13章帶二次諧波電流補償器的兩級式單相變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析232
13.1兩級式單相變換器系統(tǒng)的分類232
13.2SHCC的控制方法和母線端口阻抗特性234
13.2.1SHCC的控制方法234
13.2.2SHCC的母線端口阻抗特性235
13.3帶SHCC的兩級式單相變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析237
13.4基于虛擬并聯(lián)阻抗的穩(wěn)定性改善方法241
13.5實驗驗證242
13.5.1前級Boost PFC變換器工作在BVCC244
13.5.2前級Boost PFC變換器為BCCC246
13.6本章小結249
參考文獻249