單相電力電子變換器的二次諧波電流抑制技術

《單相電力電子變換器的二次諧波電流抑制技術》是2022年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：單相電力電子變換器的二次諧波電流抑制技術
• 作者：阮新波、張力、黃新澤、劉飛等
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2022年5月1日
• ISBN：9787111552291

內容簡介

兩級式單相變換器，包括兩級式單相DC-AC逆變器和兩級式單相功率因數校正變換器，是交流電和直流電之間的電能變換接口，已廣泛套用於各種交直流變換場合。在兩級式單相變換器中，交流連線埠的瞬時功率以兩倍交流電壓頻率脈動，導致中間直流母線連線埠產生兩倍交流電壓頻率的脈動電流，此即二次諧波電流。本書闡明了兩級式單相變換器中二次諧波電流的產生機理、傳播特性及其危害，並針對不同工作模式和不同電路拓撲的DC-DC變換器，提出了二次諧波電流抑制方法。在此基礎上，加入二次諧波電流補償器來補償二次諧波電流，以大幅減小中間母線電容容量，去除壽命較短的電解電容，從而延長系統壽命並提高可靠性。本書介紹了二次諧波電流補償器的控制策略，揭示了加入二次諧波電流補償器後兩級式單相變換器的系統穩定性特點，並提出了穩定性改善方法。

圖書目錄

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套用1

1.1.1單相變換器的套用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基於無源元件的二次諧波電流抑制方法7

1.4.2基於DC-DC變換器控制的二次諧波電流抑制方法8

1.4.3基於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的穩定性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變換器的母線連線埠阻抗特性29

2.3.1兩級式單相DC-AC逆變器中BVCC的母線連線埠阻抗推導30

2.3.2兩級式單相DC-AC逆變器中BCCC的母線連線埠阻抗推導30

2.3.3兩級式單相PFC變換器中BCCC的母線連線埠阻抗推導32

2.3.4兩級式單相PFC變換器中BVCC的母線連線埠阻抗推導33

2.3.5BVCC和BCCC的母線連線埠阻抗特性討論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基於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虛擬串聯阻抗和虛擬並聯阻抗的引入42

3.2.2Buck變換器中虛擬串聯阻抗和虛擬並聯阻抗的選取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基於虛擬電阻的二次諧波電流抑制控制策略48

3.3.3帶阻濾波器級聯電壓調節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加入負載電流前饋並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定裕度的閉環參數設計52

3.4.1採用VRS時的閉環參數設計53

3.4.2採用BPF-ICFS時的閉環參數設計57

3.4.3採用NF-VL+LCFFS時的閉環參數設計58

3.5採用不同控制策略時Buck類BVCC母線連線埠阻抗的對比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虛擬串聯阻抗和虛擬並聯阻抗的引入69

4.2.2Boost變換器中虛擬串聯阻抗和虛擬並聯阻抗的選取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體(電感)電流反饋的二次諧波電流抑制控制策略75

4.3.2基於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帶阻濾波器級聯電壓調節器並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定裕度的閉環參數設計80

4.4.1採用VRS時的閉環參數設計80

4.4.2採用BPF-ICFS時的閉環參數設計84

4.4.3採用NF-VR+LCFFS時的閉環參數設計86

4.5採用不同控制策略時Boost類BVCC母線連線埠阻抗的對比87

4.6實驗驗證89

4.7本章小結93

參考文獻93

第5章基於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在電壓環中加入帶阻濾波器102

5.4.2在整流橋支路引入虛擬串聯阻抗102

5.4.3同時加入帶阻濾波器並引入虛擬串聯阻抗104

5.5實驗驗證104

5.5.1兩級式DC-AC逆變器的實現104

5.5.2虛擬串聯阻抗的設計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電感電流反饋係數與電壓調節器的設計方法120

6.3.3基於PIR調節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系統閉環參數設計123

6.4.2諧振調節器設計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後級DC-DC變換器中的二次諧波電流抑制方法131

7.2.1後級DC-DC變換器為BCCC131

7.2.2後級DC-DC變換器為BVCC132

7.3後級DC-DC變換器中的二次諧波電流的抑制方法137

7.3.1基於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基於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帶阻濾波器級聯電壓調節器並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後級DC-DC變換器的閉環參數設計方法141

7.4.1中間母線電壓環環路增益的推導142

7.4.2NF-ICFFS的閉環參數的設計方法143

7.4.3BPF-OCFS的閉環參數的設計方法146

7.4.4NF-VR+ICFFS的閉環參數的設計方法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基於虛擬串聯阻抗的二次諧波電流抑制控制策略159

8.3.2加入虛擬串聯阻抗後的參數設計準則162

8.4實驗結果164

8.4.1AC-DC-AC變換器系統的實現164

8.4.2虛擬串聯阻抗的參數設計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章基於虛擬並聯阻抗的二次諧波電流補償器的控制策略204

11.1基於虛擬並聯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原始連線埠阻抗特性205

11.1.3虛擬並聯阻抗的引入和實現207

11.2虛擬並聯阻抗的選取208

11.3虛擬並聯阻抗的設計210

11.3.1PFC變換器和移相控制全橋變換器的母線連線埠阻抗特性210

11.3.2Cp的設計211

11.3.3rp和rd的設計212

11.4SHCC閉環參數設計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中的重要數量關係223

12.2儲能電容電壓的自適應控制225

12.2.1Buck型SHCC中儲能電容電壓的最大值控制225

12.2.2Boost型SHCC中儲能電容電壓的最小值控制226

12.3實驗驗證227

12.3.1Buck型SHCC的儲能電容電壓最大值控制227

12.3.2Boost型SHCC的儲能電容電壓最小值控制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的穩定性分析232

13.1兩級式單相變換器系統的分類232

13.2SHCC的控制方法和母線連線埠阻抗特性234

13.2.1SHCC的控制方法234

13.2.2SHCC的母線連線埠阻抗特性235

13.3帶SHCC的兩級式單相變換器系統的穩定性分析237

13.4基於虛擬並聯阻抗的穩定性改善方法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