《功率變換系統中紋波特性及其有源抑制技術研究》是依託南京航空航天大學，由陳仲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：功率變換系統中紋波特性及其有源抑制技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳仲
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紋波嚴重影響著功率變換系統的能效比和電力品質，必須對其進行有效抑制，而傳統無源濾波技術嚴重製約著系統效率、功率密度和可靠性的進一步提升。本項目基於有源濾波思想，對電能變換系統中的紋波抑制技術開展系統深入的研究,並首次提出零紋波功率變換器。主要研究內容包括：典型功率變換器紋波特性分析、高性能混合有源直流紋波抑制器的推衍、新型零紋波功率變換拓撲構建及其最佳化、多目標最佳化控制及調製策略等。通過建模、仿真和實驗研究，探索電能變換和有源濾波的有機融合理論和方法，為靈活、高效地解決包括新能源發電系統在內的各種功率變換系統中的紋波問題提供理論基礎和創新技術。項目有望形成具有自主智慧財產權的新型零紋波功率變換技術，同時本項目的研究方法和成果也適用於其他電力電子和電能質量控制領域。
結題摘要
紋波嚴重影響著供電系統的能效比和電力品質，在功率變換器環節對其進行有效抑制是解決問題的根本途徑。本項目首次提出了零紋波輸入的新型高可靠性高性能變換器，通過系統研究取得了較為豐富的成果。首先，選取典型兩級式變流器為對象，基於雙重傅立葉開關函式方法推導了逆變環節輸入電流的準確表達式；建立了其等效諧波電路傳輸模型，分析了無源濾波元件的影響；最終揭示了典型功率變換器中的紋波來源及其特性，為進一步有效治理提供指導。以反激型電路為載體研究其輸入紋波抑制技術，通過加入輔助電路提出了兩種方案，由輔助電容來處理脈動功率，大幅減小了所需電容值，設計了系統電流預測及雙電壓環控制策略，有效簡化了硬體電路，仿真和實驗結果驗證了這兩種方案的可行性。通過繼續改進又提出了兩種新方案，解決了漏感能量無法回饋的問題，使變壓器漏感中能量可以轉移到輔助電容中，降低了器件的電壓應力，提高了變換器功率密度和效率。新型變換器仍然能夠在實現電壓變換功能的同時，消除輸入電流的二次紋波，為併網變流器設計提供了新思路。最後，針對中大功率場合的低頻紋波抑制需求，提出了兩種基於推挽型電路的新型變流器拓撲，為後續繼續深入探索奠定了良好的基礎和條件。通過理論分析、典型變換器以及套用系統驗證，達成了以下主要研究目標與成果： （1）發現了一些電能變換和有源濾波集成的新型功率變換器拓撲構造規律及其最佳化方法，總結提出並初步形成了一個較完整的新型隔離變流器結構體系； （2）掌握了以最佳能量效率為導向，兼顧變換器性能的多目標最佳化系統控制策略，以及一套切實有效的新型變流器系統最佳化設計方法； （3）研製出若干台原理樣機及其演示平台，實現了不同負載類型和多種工況下的紋波抑制，低頻紋波衰減率達到4%以下。結合數學模型和電路特性的分析，證明本項目提出的新型變流器及其紋波抑制方法具有拓撲結構簡單、系統功率密度和效率高、控制精度好和高頻化運行等特點。
