20170403-三个基本功率变换器的CCM-DCM边界条件

三个基本功率变换器的CCM/DCM 边界条件

普高（杭州）科技开发有限公式 张兴柱 博士

对于Buck 变换器、Boost 变换器和Buckboost 变换器，在工作点发生变化时，其工作模式也会跟着发生变化，这种变化可用下图来表示：

边界

LP

L I I 21=CCM/DCM

边界

LP L I I 21>

CCM LP

L I I 2

1

随着负载电流的减小，三个变换器中的电感电流会从黄色的波形，变化到红色的波形。黄色波形的工作模式，在一个开关周期内只有两个工作间隔，称为CCM ；红色波形的工作模式在一个开关周期内有三个工作间隔，称为DCM 。在这两个波形之间，有一个兰色的电感电流波形，它的上方是CCM ，它的下方是DCM ，因此兰色波形所对应的工作点，叫做CCM/DCM 的边界工作点。在CCM/DCM 边界上的这些工作点，是两种模式工作点的特例，因此它们既可以被当作CCM 工作点来看待，也可以被当作DCM 工作点来看待。

1：三个基本变换器的CCM/DCM 边界条件：

L

2： CCM/DCM 边界条件的示意图：

用CCM/DCM 边界波形和电感电压的伏秒平衡定律，可以推导出三个基本变换器的CCM/DCM 边界关系，如上图所示。从获得的CCM/DCM 边界关系，可以看出，这是一个

方程，方程的左边是占空比的函数，方程的右边是随负载电阻变化而变化的一个变量，与占空比无关，在数学上，可将这三个基本变换器的CCM/DCM 边界方程写成下面的一般形式：

crit K D K =)( （1）

其中R

Lf K s

crit 2=

，是与负载和功率级参数有关的变量； D D K ?=1)(，Buck 变换器； 2)1()(D D D K ?=，Boost 变换器；

2)1()(D D K ?=，Buckboost 变换器。

这个函数与具体的拓扑结构和占空比有关。

如将方程（1）中的两边，均看成是占空比D 的函数，并画在同一张坐标中，则CCM/DCM 边界就可以被理解为是这两个函数的交点，下面是三个基本变换器的这种边界示意图：

D K ?=1(

1()(D D K =

1()

(D K ?=

Buck 变换器 Boost 变换器 Buckboost 变换器

在CCM/DCM 边界示意图上，如两根曲线有交点，则这个交点（图中红色的点）就是CCM/DCM 边界工作点，而CCM 区间及DCM 区间则可用下面的不等式来判断。 crit K D K >)( 为DCM ； crit K D K <)( 为CCM

非常有趣的是在Boost 变换器中，有两个交点，它们对应了两个CCM/DCM 边界点，这与Buck 变换器和Buckboost 变换器中的情况不同。在Buck 变换器或者Buckboost 变换器中，当输出电压已经稳定后，输入电压越高（占空比越小），就越容易进入DCM ，反之亦然。而在Boost 变换器中，随着输入电压的提高（占空比的减小），先会从CCM ，通过CCM/DCM 的第一个边界点进入DCM ，在DCM 工作一段时间后，又会通过CCM/DCM 的第二个边界点进入CCM 。

三相电压型PWM整流器直接功率控制方法综述

三相电压型PWM整流器直接功率控制方法综述 https://www.wendangku.net/doc/3a7105051.html,/tech/intro.aspx?id=565 点击数：260 刘永奎，伍文俊 （西安理工大学自动化学院电气工程系，陕西西安710048）摘要首先介绍了三相电压型PWM整流器的拓扑结构，在此基础上，对当前应用于PWM 整流器的直接功率控制策略进行了对比分析，介绍了其实现机理和优缺点，最后，对直接功率控制在三相电压型PWM整流器中的控制技术进行了展望。 关键字 PWM整流器；直接功率控制；综述 Summary about Direct Power Control Scheme of Three-Phase Voltage Source PWM Rectifiers LIU Yongkui，WU Wenjun （Xi'an University of Technology，Xi'an Shannxi 710048 China）Abstract The topological structure of three-phase PWM rectifiers is introduced. On this basis, several DPC methods of three-phase voltage source PWM rectifiers were introduced and compared. At last, the pros原per of the control scheme development trends in three-phase PWM rectifiers is presented. Keywords three-phase PWM rectifiers；direct power control；summary 1 概述 三相电压型PWM整流器具有能量双向流动、网侧电流正弦化、低谐波输入电流、恒定直流电压控制、较小容量滤波器及高功率因数（近似为单位功率因数）等特征，有效地消除了传统整流器输入电流谐波含量大、功率因数低等问题，被广泛应用于四象限交流传动、有源电力滤波、超导储能、新能源发电等工业领域。 PWM 整流器控制策略有多种，现行控制策略中以直接电流、间接电流控制为主，这两种闭环控制策略

风电功率预测系统功能要求规范

风电功率预测系统功能规范 （试行） 国家电网公司调度通信中心

目次 前言...................................................................... III 1范围. (1) 2术语和定义 (1) 3数据准备 (2) 4数据采集与处理 (3) 5风电功率预测 (5) 6统计分析 (6) 7界面要求 (7) 8安全防护要求 (8) 9系统输出接口 (8) 10性能要求 (9) 附录A 误差计算方法 (10)

前言 为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。 本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。 本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。 本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释； 本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。 本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。

风电功率预测系统功能规范 1范围 1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。 1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。 本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。 2术语和定义 2.1 风电场 Wind Farm 由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。 2.2 数值天气预报 Numerical Weather Prediction 根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。 2.3 风电功率预测 Wind Power Forecasting 以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率；预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。 2.4 短期风电功率预测 Short term Wind Power Forecasting 未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。 2.5 超短期风电功率预测 ultra-short term Wind Power Forecasting 0h~4h的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。

功率变换器在新能源汽车驱动系统中的应用

功率变换器在新能源汽车驱动系统中的应用 功率变换器作为新能源汽车电机驱动系统的重要组成部分，在能源转换的过程中有着举足轻重的地位。 一、DC-DC变换器 DC-DC变换器在驱动系统中主要起到升压作用，由于电压源型电机驱动系统结构中降压特性、寿命短、可靠性低等缺陷与不足，目前市场上常见的解决方法是在驱动系统中增加一个DC-DC升压变换器(BOOST DC/DC)，使得三相电压源型电机驱动系统的主电路拓扑改进为DC-DC 级联电压源型PWM 逆变器（VSI）的结构拓扑结构。 电动汽车电气系统中的DC-DC 变换器将频繁波动的电池电压变换成一个稳定的电压为电机驱动系统提供电能，从而增强驱动系统的稳定性。目前电动汽车驱动系统大多采用DC-DC 级联VSI 的多级功率拓扑，这种结构优化了电机控制性能，减小了电池尺寸，避免了浪涌电压的不利情况。 BOOST DC/DC变换器主要特点： （1）需要能够控制功率流的双向流动，以确保动力电池的充放电功能； （2）功率大小需要匹配电机驱动系统的功率需求，一般与电机驱动系统集成设计，共用其冷却方式； （3）采用非隔离设计拓扑方式，一般采用普通的BUCK-BOOST拓扑方式，设计简单；（4）电路拓扑简单，但在整车设计开发中需要配合动力电池和电机系统一起来控制、配合整车方面的较为复杂。 二、DC-AC逆变器 逆变器通常分为电压输入式和电流输入式。在电动汽车驱动控制器中，逆变器是实现能量交直流转化的关键部件，用于电机的驱动或制动时的能量回收。电控系统最主要的损耗来源于逆变器部分。 由于需要大量的电感元件来模拟电流源，所以电流供给式逆变器很少用于电动汽车驱动。

基于软开关技术的DCDC功率变换器的设计

基于软开关技术的DC/DC功率变换器的设计 O 引言 基于软开关技术的全桥DC／DC变换器在高频、大功率的直流变换领域，有着广泛的应用前景，它提高了系统的效率，增大了装置的功率密度。本文设计的变换器现正应用于电子模拟功率负载中，该负载系统要求能有效实现能量回馈电网，且直流高压>540V，低压直流为48~60V，因此，为升压变换。限于篇幅，本文仅对DC／DC变换器的设计进行讨论，该变换器利用高频变压器的原边漏感、功率MOSFET并联外接的电容实现零电压开关，该方案简单、高效、易实现。采用改进型移相控制器UC3879为控制核心，对变换器实现恒流输入控制，文中给出了实用的控制电路和主要参数的设计方法。试验结果证明系统性能优良、效率高、功率密度大。 1 基本原理 1.1 DC／DC变换器的电路原理 图1所示的是DC／DC功率变换器的电路原理图，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、L1为共模电感。实时检测的输入侧电流值同指令电流值比较，得到的误差信号经过PI 环节输出，由改进型移相控制器UC3879组成的控制系统实时生成变换器的触发脉冲；系统实行恒流控制，便于在不同负载情况下考核被测试的直流电源组，同时，也利于根据试验考核系统的功率等级，实现多个相同电子模拟负载模块的并联。

经过实验测试，DC／DC功率变换器工作在软开关状态下，输出高压直流为560V时，高频变压器副边电压的峰值高达1000V。考虑在工程应用中，系统应该有足够的储备裕量，以利于长时间可靠、安全的运行，整流部分由两个完全相同的整流桥串联构成。 1.2 控制策略 对于全桥变换器的控制通常有双极性控制方式、有限双极性控制方式和移相控制方式。双极性控制方式下的功率开关管工作在硬开关状态，开关管的开关损耗很大，限制了开关频率的提高。有限双极性控制方式可使一对开关管是零电压开关，另一对开关管是零电流开关，适合选用IGBT作为开关管，能避免IGBT的电流拖尾。对于功率MOSFET，移相控制方式的拓扑结构简洁，控制方式简单，也有很多优点： 1)开关频率恒定，利于滤波器的优化设计； 2)实现了开关管的零电压开关，减小了开关损耗，可提高开关频率； 3)功率器件的电压和电流应力小。 因此，该DC／DC功率变换器的控制采用移相控制方式实现零电压开关。每个桥臂的两个开关管成180°互补导通(同一桥臂两开关管有一死区时间)，两个桥臂的触发角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角可以调节输出电压。开关管关断时变压器的原边电流给关断开关管的

功率控制

开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。比如： 上行链路的开环功控的目的是调整物理随机接入信道的发射功率。UE在发射随机接入之前，总要长时间的测量CPICH的接收功率，以去掉多径衰落的影响。 根据系统消息中的导频功率、RTWP和下行导频实际接受功率来计算Preamble的功率 Preamble逐步抬升功率，直到被网络受到并回复 然后手机对最后一次Preamble功率进行一定修正以后在PRACH上发送RRC Connect Reque st网络收到RRC Conne ct Request消息后根据FA CH功率发送RRC Connect Setup 在该消息中SRNC为通知UE上行链路初始使用PCP(Power Control Preamble) 闭环功率控制的目标是使接收信号的SIR达到预先设定的门限值。在WCDMA中，上行链路和下行链路的闭环功率控制都是 由接收方NODEB 或UE 通过RAKE接收机产生的信号估计DPCH的功率，同时估计当前频段的干扰，产生 SIR估计值，与预先设置的门限相比较。如果估计值大于门限就发出TPC命令“1”（升高功率）；如果小于门限就发出TPC命令“0”（降低功率）。接收到TPC命令的一方根据一定的算法决定发射功率的升高或降低。 外环功率控制目的是动态地调整内环功率控制的门限。因为WCDMA系统的内环功率控制是使发射信号的功率到达接收端时保持一定的信干比。然而，在不同的多径环境下，即使平均信干比保持在一定的门限之上，也不一定能满足通信质量的要求（BER或FER或BLER）。因此需要一个外环功率控制机制来动态地调整内环功率控制的门限，使通信质量始终满足要求。RNC或UE的高层通过对信号误码率(BER)或误块率(BLER)的估算，调整快速功率控制中的目标信噪比（SIR tar get），以达到功控的目的。由于这种功控是通过高层参与完成的，所以叫做外环功控。当收到的信号质量变差，即误码率或者误块率上升时，高层就会提高目标信噪比（SIR target）来提高接收信号的质量。常规外环功率控制算法采用与内环功率控制相近似的方式 上行内环功率控制频率为1500次/秒。物理专用控制信道DPCCH采用的无线帧长度为10ms，每帧有15个时隙，每个时隙都有功率控制比特，这样每10ms会对发射功率调整一次，每秒的调整次数为：15次/(10ms/1s)=1500次/秒 外环功控由RNC对基站发送Sir target作为内环功控的参照目标，SIR tar get的改变取决于CRC校验以及Bler tar get（外环功控的参照目标）所以外环工控的最高频率是1/TTI，TTI为10ms时是100。

功率变换器

题目:举例说明功率变换器的实际应用。包括电路结构,原理分析,参数计算等内容。 要求:1、理论联系实际 2、1500字左右 1.功率变换器的实际应用 由于功率变换器具有提高系统的效率，增大装置的功率密度的功能。在现代社会中，其（DC/DC变换器）广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业，有着广泛的应用前景。 近年（DC/DC）功率变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～ 25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，这也显示出了其在远程和数字通讯领域的广阔应用前景。 具体使用，例如：①直流开关电源，其功率变换的核心就是DC/DC功率变换器；② DC/DC功率变换器也是现代燃料电池车动力系统中一个重要部分，主要功能是把不可调的直流电源变为可调的直流电源。 2.原理分析 DC/DC功率变换器按输入与输出间是否有电气隔离可以分为无电气隔离和有电器隔离的直流变化器两类。按工作电路区分有降压式（BUCK），升压式（BOOST），升降压式（BUCK/BOOST），库克（CUK），瑞泰（ZETA），塞皮克（SEPIC）等六种。DC/DC功率变换器基本电路原理图如图1所示。 图1中，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、L1为共模电感。 下面，我将就升压降压的不同功能分别对其进行原理分析：

20170403-三个基本功率变换器的CCM-DCM边界条件

三个基本功率变换器的CCM/DCM 边界条件 普高（杭州）科技开发有限公式 张兴柱 博士 对于Buck 变换器、Boost 变换器和Buckboost 变换器，在工作点发生变化时，其工作模式也会跟着发生变化，这种变化可用下图来表示： 边界 LP L I I 21=CCM/DCM 边界 LP L I I 21> CCM LP L I I 2 1

方程，方程的左边是占空比的函数，方程的右边是随负载电阻变化而变化的一个变量，与占空比无关，在数学上，可将这三个基本变换器的CCM/DCM 边界方程写成下面的一般形式： crit K D K =)( （1） 其中R Lf K s crit 2= ，是与负载和功率级参数有关的变量； D D K ?=1)(，Buck 变换器； 2)1()(D D D K ?=，Boost 变换器； 2)1()(D D K ?=，Buckboost 变换器。 这个函数与具体的拓扑结构和占空比有关。 如将方程（1）中的两边，均看成是占空比D 的函数，并画在同一张坐标中，则CCM/DCM 边界就可以被理解为是这两个函数的交点，下面是三个基本变换器的这种边界示意图： D K ?=1( 1()(D D K = 1() (D K ?= Buck 变换器 Boost 变换器 Buckboost 变换器 在CCM/DCM 边界示意图上，如两根曲线有交点，则这个交点（图中红色的点）就是CCM/DCM 边界工作点，而CCM 区间及DCM 区间则可用下面的不等式来判断。 crit K D K >)( 为DCM ； crit K D K <)( 为CCM 非常有趣的是在Boost 变换器中，有两个交点，它们对应了两个CCM/DCM 边界点，这与Buck 变换器和Buckboost 变换器中的情况不同。在Buck 变换器或者Buckboost 变换器中，当输出电压已经稳定后，输入电压越高（占空比越小），就越容易进入DCM ，反之亦然。而在Boost 变换器中，随着输入电压的提高（占空比的减小），先会从CCM ，通过CCM/DCM 的第一个边界点进入DCM ，在DCM 工作一段时间后，又会通过CCM/DCM 的第二个边界点进入CCM 。

三相功率变换器

逆变器并网电流环控制 1连接电抗器设计 图1并网逆变器主电路图 并网逆变器主电路图如图1所示。滤波电感参数的计算过程如下： 假设在t k 时刻起始的一个开关周期内数值近似保持不变为U k ，电感电流平均值为I Lk ，电流纹波增加量为+L I ?和减小量-L I ?相等，均为L I ?，桥式逆变电路输出电压波形为u i ，占空比为D ，直流电压为V DC ，开关周期为T s ，则t k 即刻起始的一个开关周期内逆变器电压和电感电流波形如图2所示。 图 2逆变器电压和电感电流波形 由图可知，当k k s t t t DT <<+时，+-= dc k L s M V U I DT L ???；当+k s k s t DT t t T <<+时，-=(1)k L s U I D T L ??-。 化简得： dc k s s M U U DT T L L ??=? 2(1)()dc dc L s s M V M V I D D T D D T L L ???=-=- 当占空比D=0.5时且V dc 最大时，L I ?达到最大 则 V

max max 4dc s L M V T I L ???= max max 4dc s L M V T L I ??≥ 在本设计中取直流侧输入电压最大值_max 900V dc V =；10KHz s f =；7.58A o I = ； max =15% 1.61L o I A ?=；=6.89mH L ；=7mH L 。 2电流环设计与仿真 同步旋转坐标系下，逆变器的交流侧电压表达式为 d d gd q q q gq d di v L u i dt di v L u i dt ωω? =-++??? ?=-+-?? 考虑到需要对逆变器的有功无功进行解耦控制，因此在本设计中采用基于d 轴电网电压定向的控制策略，则逆变器交流侧电压表达式可变为 d d gd q q q d di v L u i dt di v L i dt ωω? =-++??? ?=--?? 带解耦的电流闭环控制框图如图3所示。可通过电流状态反馈来实现两轴电 流间的解耦控制。 图3电流闭环控制框图 电流环的参数计算 考虑主电路部分d 轴电流解耦后的传递函数和q 轴电流的控制框图如图4所示。

PWM整流器预测无差拍直接功率控制_张永昌

第17卷第12期2013年12月电机与控制学报 Electri c Machines and Control Vol.17No.12 Dec．2013 PWM整流器预测无差拍直接功率控制 张永昌，谢伟，李正熙 （北方工业大学电力电子与电气传动北京市工程研究中心，北京100144） 摘要:针对PWM整流器采用直接功率控制时存在的稳态纹波大、采样率高和开关频率低等问 题，结合占空比调制和无差拍控制的概念提出一种改进的直接功率控制方法。通过分析不同电压 矢量对功率变化的影响，提出在每个控制周期内同时作用一个非零矢量和一个零矢量，其中非零矢 量从传统的矢量表直接功率控制获得。该非零矢量的优化作用时间通过对有功功率实行预测无差 拍控制而解析得到。搭建了两电平PWM整流器平台对传统直接功率控制和预测无差拍直接功率 控制进行对比研究。仿真和实验结果表明，相比传统基于矢量表的直接功率控制，预测无差拍直接 功率控制能够显著减小功率脉动和电流谐波，而且动态响应迅速，简单易实现，是一种性能优良的 功率控制方法。 关键词:PWM整流器;直接功率控制;无差拍控制;预测控制 中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1007－449X（2013）12－0057－07 Predictive deadbeat direct power control of PWM rectifier ZHANG Yong-chang，XIE Wei，LI Zheng-xi （Power Electronics and Motor Drive EngineeringＲesearch Center of Beijing， North China University of Technology，Beijing100144，China） Abstract：To solve the problems of high steady ripple，high sampling frequency and low switching fre- quency for direct power controlled（DPC）pulse width modulation（PWM）rectifier，an improved DPC is proposed by combining the concept of duty cycle control and deadbeat control．After analyzing the influ- ences of various voltage vectors on power slopes，it is suggested to apply one non-zero voltage vector and one zero voltage vector simultaneously during one control period．The non-zero vector was obtained from conventional switching-table-based DPC and its duration was obtained based on the principle of deadbeat control of active power．A two-level PWM rectifier platform was established to comparatively study the performances of conventional DPC and the proposed predictive deadbeat DPC．Both simulation and exper- imental results prove that，compared to conventional DPC，the predictive deadbeat DPC is able to reduce both power ripples and current harmonics significantly and features quick dynamic response with simple implementation．Hence，the proposed predictive deadbeat DPC is an excellent power control method with good performances． Key words：PWM rectifier；direct power control；deadbeat control；predictive control 收稿日期：2013－01－12 基金项目:国家自然科学基金(51207003，51347004);北京市科技新星计划(xx2013001) 作者简介:张永昌(1982—)，男，博士，副教授，研究方向为电力电子与电机控制; 谢伟(1988—)，男，硕士研究生，研究方向为PWM整流器; 李正熙(1955—)，男，博士，教授，研究方向为电气传动和智能交通。 通讯作者:张永昌 DOI:10.15938/j.emc.2013.12.009

论述整流、逆变、斩波、交交变换四种功率变换器的工作原理

论述整流、逆变、斩波、交交变换四种功率变换器的工作原理 整流、逆变、斩波、交交功率变换器是能将电力从交流转换为直流、直流转换为直流、直流转换为交流、交流转换为交流（交流控制器），变频率交流转换为交流（周波变换器）的四种类型的电力电子变换器。变换器被广泛用于加热和灯光控制，交流和直流电源，电化学过程，直流和交流电极驱动，静态无功补偿，有源谐波滤波等等。 一、整流功率变换器的工作原理 整流器的主要应用是把交流电源转为直流电源。常见的有二极管整流变换器和晶闸管整流变换器。 二极管整流器不提供任何一种控制输出电流和电压数值的手段。为了适用于工业过程，输出值必须在一定范围内可以控制。通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完成这种控制。作为典型情况，有载抽头变换器在整流变压器的原边控制输入的交流电压，因此也就能够在一定范围内控制输出的直流值。通常有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和电抗器结合使用。通过在电抗器中引入直流电流，使线路中产生一个可变的阻抗。因此，通过控制电抗器两端的电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。 其原理图1如下。 晶闸管(Thyristor)是晶体闸整流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier——SCR)，以前被简称为可控硅。由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 可控硅是四层三端结构元件，共有三个PN结，其等效图解如图2所示

当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 二、逆变功率变换器的工作原理: 逆变功率变换器的基本作用是将直流电源转换为交流电源。 其原理是逆变电路中由六个开关组成了一个三相桥式电路。交替打开和关断这六个开关，就可以在输出端得到相位上各相差120°（电气角）的三相交流电源。该交流电源的频率由开关频率决定，而幅值则等于直流电源的幅值。为了改变该交流电源的相序从而达到改变异步电动机转向的目的，只要改变各个开关打开和关断的顺序即可。

多电平变换器的拓扑结构和控制策略

0 引言 多电平变换器的概念自从A.Nabael在1980年的IAS年会上提出以后，以其独特的优点受到广泛的关注和研究。首先，对于n电平的变换器，每个功率器件承受的电压仅为母线电压的1/（n－1），这就使得能够用低压器件来实现高压大功率输出，且无需动态均压电路；多电平变换器的输出电压波形由于电平数目多，使波形畸变(THD)大大缩小，改善了装置的EMI特性；还使功率管关断时的d v/d t应力减少，这在高压大电机驱动中，有效地防止了电机转子绕组绝缘击穿；最后，多电平变换器输出无需变压器，从而大大减小了系统的体积和损耗。因此，多电平变换器在高电压大功率的变频调速、有源电力滤波装置、高压直流（HVDC）输电系统和电力系统无功补偿等方面有着广泛的应用前景。 1 多电平变换器的拓扑结构 国内外学者对多电平变换器作了很多的研究，提出了不少拓扑结构。从目前的资料上看，多电平变换器的拓扑结构主要有4种： 1）二极管中点箝位型（见图1）； 2）飞跨电容型(见图2)； 3）具有独立直流电源级联型（见图3）； 4）混合的级联型多电平变换器。 图1 二极管箝位型三电平变换器 图2 飞跨电容型三电平变换器

图3 级联型五电平变换器 其中混合级联型是3）的改进模型，它和3）的结构基本上相同，唯一不同的就是3）的直流电源电压均相等，而4）则不等。从图1至图3不难看出这几种拓扑的结构的优缺点。 二极管箝位型多电平变换器的优点是便于双向功率流控制，功率因数控制方便。缺点是电容均压较为复杂和困难。在国内外这种拓扑结构的产品已经进入了实用化。 飞跨电容型多电平变换器，由于采用了电容取代箝位二极管，因此，它可以省掉大量的箝位二极管，但是引入了不少电容，对高压系统而言，电容体积大、成本高、封装难。另外这种拓扑结构，输出相同质量波形的时候，开关频率增高，开关损耗增大，效率随之降低。目前，这种拓扑结构还没有达到实用化的地步。 级联型多电平变换器的优点主要是同数量电平的时候，使用二极管数目少于拓扑结构1）；由于采用的是独立的直流电源，不会有电压不平衡的问题。其主要缺点是采用多路的独立直流电源。目前，这种拓扑结构也有实用化的产品。 2 多电平变换器的控制策略 从目前的资料来看，多电平变换器主要有5种控制策略，即阶梯波脉宽调制、特定消谐波PWM、载波PWM、空间矢量PWM、Sigma-delta调制法。 2.1 阶梯波脉宽调制[1][2][3] 阶梯波调制就是用阶梯波来逼近正弦波，是比较直观的方法。典型的阶梯波调制的参考电压和输出电压如图4所示。在阶梯波调制中，可以通过选择每一个电平持续时间的长短，来实现低次谐波的消除。2m＋1次的多电平的阶梯波调制的输出电压波形的傅立叶分析见式(1)及式(2)。消除k次谐波的原理就是使电压系数b k为0。这种方法本质上是对做参考电压的模拟信号作量化的逼近。从图4中不难看出这种调制方法对功率器件的开关频率没有很高的要求，所以，可以采用低开关频率的大功率器件如GTO来实现；另外这种方法调制比变化范围宽而且算法简单，控制上硬件实现方便。不过这种方法的一个主要缺点就是输出波形的谐波含量高。 图4 九电平阶梯波输出电压波形 v t(t)=b n sin nωt（1） b n=[V cos nα1＋2V cosnα1＋……＋jV cos nαj＋……＋mV cosnαm]（2） 2.2 多电平特定消谐波法[4][5][6] 多电平的特定消谐波法也被称作开关点预制的PWM方法。这种方法是建立在多电平阶梯波调制方法的基础之上的。这种方法的原理就是在阶梯波上通过选择适当的“凹槽” 有选择性地消除特定次谐波，从而达到输出波形质量提高和输出THD减小的目的。这种方法的消谐波和阶梯波的消谐波一样，唯一不同的就是输出电压波形的傅立叶分析后的系数 b n有所不同。现以五电平的特定消谐波的一个输出电压波形(如图5所示)来分析傅立叶分解

20170402-DC-DC功率变换器的两种工作模式

PWM DC-DC 功率变换器的两种工作模式 普高（杭州）科技开发有限公式 张兴柱 博士 任何一个PWM DC-DC 功率变换器，当输入或者负载发生变化时，其在一个开关周期内的工作间隔数量也会发生变化。为了容易理解，先以电流负载下的Buck 变换器为例子，来说明这种变化。 oL 在负载电流比较大时，该变换器的一个开关周期内，只有两种工作间隔，即有源开关AS 导通、无源开关PS 截止的s DT 间隔，和有源开关AS 截止，无源开关PS 导通的s T D ′间隔。这种工作模式下，电感上的电流始终大于零，称为电感电流连续导电模式，简称为CCM 模式。 由于电容C 上满足安秒平衡定律，也即其在一个开关周期内的平均电流为零，所以电感电流在一个开关周期内的平均值必等于负载电流。当负载电流变小时，电感电流在一个开关周期内的平均值也必然变小，当变小到上图中红色波形的负载电流时，如果再继续变小负载电流的话，电感电流在有源开关AS 截止的间隔内，将减小到零。当无源开关采用二极管时，由于二极管的单向导电特性，一旦流过二极管的电流（在本例子中，即为电感电流）降为零时，二极管就会自动关断而截止，因此在这个负载之下的负载，变换器在一个开关周期内，会增加一个工作间隔，即s T D ′′间隔，这个间隔中的有源开关和无源开关均截止，这样的工作模式被称为电感电流不连续导电模式，简称DCM 模式。其电感电流的波形中，有一段时间的电流为零，如下图所示。 L 任何PWM DC-DC 功率变换器，只要其无源开关采用二极管，那么在它的稳态工作点范围内，通常均有存在两种不同工作模式工作点的可能。这两种工作模式的转换之处，一般称作CCM/DCM 的边界，如上例中红色电感电流波形所对应的负载，即为CCM/DCM 的边界负载，在这个负载之上的负载，变换器工作于CCM ；在这个负载之下的负载，变换器工作于DCM 。

功率变换器

Dc/dc功率变换器 1.引言 随着生产技术的发展，电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面，功率变换技术作为电力电子技术研究的基础之一，有着广泛的应用前景。本文将就DC/DC 功率变换器的发展与应用展开分析，并探讨其发展的趋势。 2.功率变换器的实际应用 由于功率变换器具有提高系统的效率，增大装置的功率密度的功能。在现代社会中，其（DC/DC变换器）广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业，有着广泛的应用前景。 近年（DC/DC）功率变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以 251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，这也显示出了其在远程和数字通讯领域的广阔应用前景。 具体使用，例如：①直流开关电源，其功率变换的核心

就是DC/DC功率变换器；②DC/DC功率变换器也是现代燃料电池车动力系统中一个重要部分，主要功能是把不可调的直流电源变为可调的直流电源。 3.原理分析 DC/DC功率变换器按输入与输出间是否有电气隔离可以分为无电气隔离和有电器隔离的直流变化器两类。按工作电路区分有降压式（BUCK），升压式（BOOST），升降压式（BUCK/BOOST），库克（CUK），瑞泰（ZETA），塞皮克（SEPIC）等六种。DC/DC功率变换器基本电路原理图如图1所示。 图1中，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F 谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、

风功率预测系统使用手册(v2.0)资料

风功率预测系统使用手册(v2.0)

精品文档 风电场风能预报智能管理系统 使用手册 北京国能日新系统控制技术有限公司 2011 年11 月16 日

目录 目录................................................................................................................................................. I 第一章系统操作 (1) 1.1 主界面 (1) 1.2 用户管理 (2) 1.2.1 用户登录 (2) 1.2.2 用户设置 (3) 1.2.3 用户注销 (5) 1.3 系统设置 (5) 1.3.1 风场设置 (6) 1.3.2 机组型号设置 (7) 1.3.3 测风塔设置 (9) 1.3.4 预测设置 (11) 1.4 状态监测 (13) 1.4.1 系统状态 (13) 1.4.2 风机状态 (14) 1.5 预测曲线 (14) 1.5.1 短期预测曲线 (14) 1.5.2 超短期预测曲线 (16) 1.5.3 风速预测 (17) 1.6 气象信息 (19) 1.6.1 风速曲线 (19) 1.6.2 风廓线 (20) 1.6.3 直方图 (20) 1.6.4 玫瑰图 (21) 1.7 统计分析 (22) 1.7.1 完整性统计 (22) 1.7.2.频率分布统计 (23) 1.7.3 误差统计 (24) 1.7.4 事件查询 (26) 1.7.5 综合查询 (27) 1.8 报表 (28) 第二章系统维护 (30) 2.1 数据库连接不上 (30) 2.2 短期预测数据不显示 (30) 2.3 超短期预测数据不显示 (30) 2.4 接收实发功率异常 (30)

CSC-800W 风功率优化控制子站后台操作说明

CSC-800W功率优化控制子站后台操作说明 目录 CSC-800W功率优化控制子站后台操作说明 (1) 1 系统运行 (2) 2 系统介绍 (2) 2.1标题栏 (2) 2.2有功监控 (3) 2.3 主接线图................................................................................ 错误！未定义书签。 2.4 历史曲线 (6) 2.5 定值管理 (10) 2.6 报表统计 (13) 2.7 历史事件 (14) 2.8 系统日志 (14) 2.9 系统状态 (15) 2.10 实时报警 (15)

1 系统运行 在桌面上双击图标，进入工程管理器 点击运行工程，进入运行态。 点击标题栏右侧图标，弹出用户登录窗口 选择用户名，输入密码登录,密码为空 2 系统介绍 2.1标题栏

用鼠标停留在标题栏中的图标上，会显示图标名称，点击图标可以打开相应的画面，其中有功显示、无功显示、历史曲线画面为覆盖式窗口，定值管理、曲线管理、报表统计、历史事件、操作日志、系统状态为弹出式窗口。当前用户显示当前登录的用户。 2.2有功监控 参数监视：显示有功控制功能的工作模式和风电场相关数据。 状态监视：显示系统的运行的状态和报警。 控制方式设置：有功调节压板、工作模式、指令方式、一次调频和联合动力AGC状态的显示及对其进行操作。 风场功率曲线：显示风电场的实际有功、目标有功和理论有功实时曲线。 机群功率曲线：显示风机机群的实际有功、目标有功和理论有功实时曲线。 2.2.1 参数监视 工作模式：对有功调节功能处于调试还是运行模式的显示。在调试方式下，只是运行逻辑，不向风机下发有功控令；在运行模式下，既运行逻辑，也向风机下发有功控令。 指令方式：对控制方式设置中相应状态的显示。 在人工指令方式下，可点击参数监视区的人工设定，人工手动输入目标有功； 在计划指令方式下，目标有功为有功计划中96个有功计划值的相应时段的数值； 在遥控指令方式下，调度对风场进行功率控制，目标有功为调度实时下发的有功功率值。 在自由指令方式下，调度不对风场功率做限制，目标有功为风场装机容量的1.2倍。 目标有功：显示当前指令方式下设定的想让风电场调节到的有功功率值。 人工设定：在人工指令方式下对目标有功进行设置，有权限限制，满足权限时才可操作。 风场实际有功：风电场实际上网有功功率。 风场理论有功：华锐风机上送点，代表风场当前气候条件下可发有功功率。 有功死区：有功调节死区设定值的显示，如图显示有功死区是0.1MW，表示目标有功功率与风机实际有功功率的差值在0.1 MW之内，不对风机有功出力进行调节，当目标有功功率与风机实际有功功率的差值超过0.1 MW时，对风机出力进行调节。

20170404-三个基本功率变换器的比较

三个基本功率变换器的比较 普高（杭州）科技开发有限公式张兴柱博士 1：电路结构的比较： 2：基本特征的比较： 变换器Buck变换器Boost变换器Buckboost变换器特征1 降压、输入同极性升压、与输入同极性升降压、与输入反极性特征2 输出电流连续输入电流连续输入电流脉动 特征3 输入电流脉动输出电流脉动输出电流脉动 特征4 驱动与输入不共地驱动与输入共地驱动与输入不共地 3 4 5 6

半平面零点，所以它们的动态特性没有Buck变换器的好。 7 半平面零点，所以它们的动态特性没有Buck变换器的好。 8：三个基本变换器所衍生的家族的比较： 从Buck变换器衍生的DC-DC功率变换器有很多，如正激变换器、对称驱动半桥变换器、对称驱动全桥变换器、推挽变换器、相移控制全桥变换器、不对称半桥变换器和半桥LLC变换器等等。中大功率开关电源中，所应用的拓扑基本上都是这个家庭的成员。而在非隔离POL及VRM中，所应用的拓扑，多数都是Buck变换器本身。 从Boost变换器衍生的DC-DC功率变换器不多。这个家族中用得最多的成员，还是Boost变换器本身，它目前已是单相PFC的标准功率级电路。但随着新能源应用的快速发展，这个家族的发展也是日新月异，许多隔离Boost变换器正在被提出与研究。 从Buckboost变换器衍生的DC-DC功率变换器不多。这个家族中用得最多的成员是RCD吸收单反激和三绕组吸收单反激。它们是大部分小功率AC/DC、DC/DC开关电源中的功率级，电感电流一般工作于DCM模式，所以仍然可以实现较高的动态指标。 Buckboost变换器自身的应用很少，但DCM 反激变换器的应用且是非常广泛，除了小功率AC/DC和DC/DC开关电源中的功率级外，还用作要求不高的单级PFC，如LED 驱动和电池充电器等等。

风电场有功功率控制综述

风电场有功功率控制综述 发表时间：2019-03-29T16:00:29.617Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：龙玮[导读] 摘要：经济的发展，促进人们对能源需求的增大。 （上海上电电力工程有限公司上海 200090）摘要：经济的发展，促进人们对能源需求的增大。风能作为一种清洁的可再生能源具有取之不尽、用之不竭、环境污染小、投资灵活等诸多优点。风电场的有功功率控制是风电场可控运行的一项关键技术，控制策略的优劣直接影响到风场输出功率的稳定性、快速性、跟随性等各项性能指标，所以发展风电场的有功功率控制技术能够保证更有效地利用风能，也对电力系统的安全、稳定运行起着重要作用。 本文就风电场有功功率控制展开探讨。 关键词：风电场；风电机组；有功功率控制引言 由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性，高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击，因此有必要对风电场有功功率输出进行控制，减少风电功率的波动性，提高输出功率的平滑性。 1．风电场有功功率控制原理风电场有功功率控制系统一般主要由风电场功率控制层、机组群控制层、机组控制层组成图，各层功能及控制周期见表1。 表1风电场分层控制 风电场有功控制系统的目的是为了使风电场能够根据调度指令调整其有功功率的输出，在一定程度上表现出与常规电源相似的特性，从而参与系统的有功控制。然而，风电场有功控制能力不等同于风力发电机组控制能力的简单叠加。为此，利用风力发电机群的统计特性，可以采用两种方式实现此目的：一是将风电场有功控制系统分为风电场控制层、各类机群控制层和机组控制层，依次下达调度指令，完成风电场有功功率控制的任务；二是电网调度中心将指令直接下达给风电机组，各机组调节有功出力，实现有功功率的控制。 2．风电场有功功率的控制 2.1最大出力模式 最大出力模式是指当风电场的预测功率小于电网对风电场的调度功率时，风电场处于最大出力状态向电网注入有功功率。最大出力控制模式就是在保证电网安全稳定的前提下，根据电网风电接纳能力计算各风场最大出力上限值，风电场输出功率变化率在满足电网要求的情况下处于自由发电状态。若超出本风电场的上限值时，可根据其他风场空闲程度占用其他风电场的系统资源，以达到出力最大化和风电场之间风资源优化利用的目的。在最大出力模式投入运行时，风电场内的各台达到切入风速但在额定风速以下的风机处于最大功率跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）状态；风电场内处于额定风速以上的各台风电机组运行在满功率发电状态，从而保证风电场的输出功率达到最大值，尽可能提高风能资源的利用效率。 2.2 基于目标函数优化的功率控制 基于目标函数优化的有功功率控制策略，通常先确定目标函数以及约束条件，在此基础上建立多目标优化的风电场模型。在基于目标函数优化的场站级有功功率控制策略中，基于小扰动分析方法分析了限功率运行下风电机组非线性模型的稳定特性，并综合了3个目标，分别是限功率运行状态均衡度、风电场功率目标偏差、总机组启停次数最少，建立了多目标优化模型。以减少风电机组控制系统的动作次数和平滑风电机组的功率输出为目标，通过超短期风功率预测数据确定风电机组出力趋势，来确定风电机组的出力加权系数，从而来优化风电场内有功调度指令，并与传统的固定比例分配算法以及变比例分配算法作比较，说明其控制策略的有效性。 2.3 功率增率控制模式 功率增率控制模式是对风电场输出有功功率的变化率进行限制，使风电场输出的有功功率能够保持一定的稳定性，并且能满足国家电网公司颁布的关于有功功率变化率的相关规定。在功率增率控制模式投入运行时，风电场的输出功率在每个控制周期的变化必须在给定的斜率范围之内，且风电场的整体输出功率应该在满足斜率的前提下尽量跟随风电场的预测功率。风电场的功率增率控制模式可以避免风电场的输出功率变化过于频繁、变化率过大，从而保证功率输出的稳定性。该模式通常与风电场的其他控制模式组合使用，在保证输出功率斜率满足条件下，对风电场的其他方面进行控制。 2.4 分层控制策略 分层控制策略一般将风电场内的控制系统分为若干层，从场站级控制层面到单机控制层面，逐层优化调度指令，从而实现风电场有功功率控制的准确度。在基于风电场场站级的分层控制策略中，综合运用分层递阶控制和模型预测控制方法，提出了一种含大规模风电场的电网有功调度控制方法。以风电场场站级有功控制为研究对象，将控制策略分为群间和群内优化调度2个层面，并提出一种基于遗传算法改进的模糊C均值聚类算法，用于风电场内的机组分群，根据风电机组分群结果和分群调度思想，来实现风电场输出功率可控的目标，但本策略是在假设风电场预测功率准确的情况下进行控制的，并未深入研究风电场预测功率的准确性对调度的影响。风电场内有功调度分为3个层次，分别是场站优化分配层、分群控制层、单机管理层，在分群控制层面，根据风电机组未来有功功率变化趋势以及负荷状态进行机组分类，值得借鉴的是，该系统加入了反馈校正环节，根据风电场实时有功功率的数据反馈，对功率组合预测模型系统进行误差反馈校正，整体提高了有功功率预测的精度。随着装机容量的不断增加，造成风电场存在大量的弃风现象，由此风电场的控制模式发生变化，从传统的MPPT模式向限功率控制模式转变，这对风电场以及风电机组的控制策略提出了更高的设计要求。考虑变速恒频风电机组在不同风速下的功率调节和机械特性，从电气性能，机械性能，运行维护状态3个准则层出发，提出风电场功率调节综合评价指标体系，在此评价体系中，各指标的权重使用熵值法修正的层次分析法来确定，并通过模糊综合评价对机组调节性能进行评分，进而确定调控序列，建立风电场降功率优化分配模型。