电力电子9-其他汇编

1、Power Electronics Technology 电力电子(dinz)技术South China University of Technology共五十三页第五部分 电力电子其他(qt) 相关技术 6South China University of Technology共五十三页本节主要(zhyo)参考书目University of Colorado at Boulder，Fundamentals of Power Electronics，2001.05张占松、蔡宣三，开关电源的原理与设计，电子(dinz)工业出版社，1998.06共五十三页5. 5 并联(bnglin)均流技术共五

2、十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略分布式电源(dinyun)系统（DPS）Filter Filter Filter Filter Power SuppliesApplications:TelecommunicationComputerInternets and wirelessACAC-DCDC-DCDC-DCDC-DCDC Bus共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略分布式电源(dinyun)系统（DPS）共五十三页 各模块(m kui)电流自动平衡 尽可能不加外部(wib)均流措施 能和冗余技术相结合 输入、负载变化时，输入稳定 均流瞬态效果要好电力电子技术第四部分 电

3、力电子控制策略并联系统准则共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略常用(chn yn)均流方法123输出阻抗(sh ch z kn)法；主从设置法；最大电流自动均流法；4平均电流自动均流法；5热应力自动均流法；6外加均流控制器均流法。共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略输出阻抗(sh ch z kn)法又称为Droop(下垂、倾斜)法，调节(tioji)开关变换器的外特性倾斜度（即调节(tioji)输出阻抗），以达到并联模块接近均流的目的。共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略输出阻抗(sh ch z kn)法原理近似(jn s)均流开环控制共五十三页电力电子技术

4、第四部分 电力电子控制策略输出阻抗(sh ch z kn)法缺点 电压(diny)调整率下降 不同额定功率的模块，难以实现并联均流 电缆电阻对均流性能有影响 系统老化时均流效果改变 线路简单共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略主从(zhcng)设置法适用于电流(dinli)控制型变换电路各个模块的电流主模块电流基本一致共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略主从设置(shzh)法缺点 主模块失效，整个(zhngg)系统不能工作 主从模块之间需要通讯联系，线路复杂 电压环的带宽大，容易受外界干扰共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略平均值自动(zdng)均流法以2个

5、模块(m kui)并联为例流入母线的电流为零时：负载电流VIVCVrVe负载电流共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略平均值法缺点(qudin) 某模块发生短路或者故障时，母线电 压波动大，输出电压(diny)也随之变化。共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略最大电流(dinli)法民主(mnzh)均流法UC3907共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略热应力均流法VI=kITa共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略外加(wiji)均流控制器的均流法共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略外加(wiji)均流控制器的均流法共五十三页5. 6 PF

6、C技术(jsh)共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略产生(chnshng)的原因共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略几种(j zhn)波形的功率因数共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略无源(w yun)滤波器共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略Boost功率因数校正(jiozhng)原理Boost电路(dinl)本身特点适合做PFC共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略Boost功率因数(n l yn sh)校正原理共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略功率因数(n l yn sh)校正控制方法共五十三页电力电子技术第四部分

7、电力电子控制策略峰值(fn zh)电流控制法原理共五十三页电力电子技术第四部分 电力电子控制策略Boost功率因数(n l yn sh)校正特点 输入输出不隔离(gl) 输入电流连续，EMI小 有输入电感，减小对输入滤 波器的要求 输出电压大于输入电压峰值 开关器件电压不超过输出电压 开关器件源极接地，容易驱动 宽输入电压、宽频率共五十三页5. 7 电力电子(dinz)的计算机仿真共五十三页电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术计算机仿真技术产生(chnshng)的背景1）实验(shyn)样机型 2）分析型 3）仿真型 电力电子电路和系统的分析和设计主要有三种途径： 共五十三页一. 仿真可

8、以节省(jishng)人力、物力、财力进行一次详尽的仿真分析，比制作实际系统和样机节省大量的经费。而且，制作实际系统需要计算元器件的定额，但仿真就不用。仿真还能发现系统存在的问题、确定最优参数，从而增加试验样机一次成功的可能性。对于新的电路和参数（器件新的裕度）进行实验，电路拓扑的变化和实验均无需成本。能大幅度缩减所需时间(shjin)，并能完成电路、系统的多次运行实验。 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术计算机仿真的好处共五十三页二. 仿真可以实现许多实验(shyn)不能或难以实现的功能 仿真能在各种假定的条件下，甚至是在目前(mqin)无法实现的条件下，对电路进行研究。如不管是考虑

9、安全因素还是成本，实验室里都不宜做的破坏性实验。但是仿真却可以做各种故障和非正常性的实验。 在研究一个系统的方案的初期，可以将影响系统的一些次要因素去掉，如杂散电容、漏电感等，以免它们对系统的基本原理和性能产生影响，从而混淆了对系统的正确理解。但在制作一个实际系统中却作不到这一点。一旦系统出现异常，有时你甚至不知道问题出自主电路设计问题还是寄生电路引起的问题； 仿真时，可以简化部分电路，从而研究电路中的某一特定部分，对于实际系统这是不可能的。 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术计算机仿真的好处共五十三页三. 借助(jizh)仿真，可以更有效的工作 可以观察到器件和电路在各种条件下的工作

10、(gngzu)性能 可以检验处于电路设计初始阶段的各种决策 有时计算机仿真是唯一可行或唯一安全的分析和评价技术 借助仿真，可以拥有各种高功率设备和测量仪器仪表 计算非线性电路的平均功率、有效值、功率因数等，而 这在硬件电路中是难以实现的 能够对电力电子系统的结构和参数进行优化设计 进行一些特殊的分析，比如Monte Carlo分析，最优化分析等电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术计算机仿真的好处共五十三页 现在的电力(dinl)电子系统的建模和仿真基本上建立以下三个层面上： 一、系统层面 这一层面是整个电力电子系统的最高层面，主要研究电力电子系统控制系统的建模和仿真问题，在这一层面主要关

11、心的是系统调节器的设计和分析，注重系统的稳定性分析和校正环节的确定等。在这个层面上涉及到的电路和器件大都是非常简单的模型，系统层面的仿真最主要的目的是确定整个的电力电子系统的全部(qunb)设计方案是否合理电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术电力电子建模理论和方法概况共五十三页二、电路(dinl)层面 在这一层次上是对电力电子系统中的主电路的结构进行建模，在此模型上进行仿真分析用来试验、模拟待实现电路的电性能，其目的是准确预测(yc)电路的性能。电路的建模分成两大类： 1.电路建模仿真方法 电路建模分析法是属于数字仿真法, 是利用各种各样的算法对电力电子电路进行数值计算得到某些特性数值解

12、的方法。数值仿真法可对电路进行全面的分析，在分析和设计甚至调试中起着重要的作用。电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术电力电子建模理论和方法概况共五十三页2.解析(ji x)建模仿真方法 解析建模法是指用解析表达式来描述开关电路特性的建模方法，用解析建模法所得(su d)的结果的优点是速度快、直观明了、精确，可用线性电路和古典控制理论对功率变换器电路进行稳态和小信号分析。物理概念不清楚。 状态空间平均法（稳态和动态小信号的解析分析，简单、物理概念清楚，分析精度差）、符号分析法（能够求出状态变量的纹波表达式）、离散时域建模法（时变的非线性模型，这种模型即可用于小信号分析又可用于大信号分析）、

13、传输线模型（高频开关分析）、PFC建模（有源功率校正）。电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术电力电子建模理论和方法概况共五十三页三、器件(qjin)层面 对电力电子器件的建模也是电力电子系统仿真的一个重要方面(fngmin)，建立起一个精确的器件模型是非常困难的。器件模型分为三种：1.简单模型 2.一般模型 3.精确模型电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术电力电子建模理论和方法概况共五十三页电力电子系统仿真(fn zhn)分析方法主要有两种： 1. 个别(gbi)仿真分析方法 根据具体的需要，自己编制软件，计算和分析模型电路。优点是针对性强，仿真结果精确、真实。节省仿真时间。 缺点

14、是要求有高水平的数学、建模、电路理论和计算机编程等能力，仿真程序的通用性较差，不便于推广运用。电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术仿真方法和手段简介2.通用电力电子仿真平台仿真分析方法共五十三页 借助现有的电力电子(dinz)仿真软件平台进行仿真分析。优点是在这样的仿真平台上，有各种元器件的模型，用这些器件的模型可以建立各种各样拓扑结构的电力电子(dinz)电路，建立各种电路分析方式（如交流分析、直流分析、暂态分析等），方便地观测仿真结果，方便地改变电路参数。使用者只要掌握软件的使用方法，无需理解电路建模原理和其运算分析方法，不必关心方程的解法，就能得到较满意的结果。 缺点是仿真结果不够

15、精确，个性化差，仿真时间较长。主要有下面的几种(j zhn)软件： 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术通用仿真平台的仿真分析共五十三页 Pspice应用改进的节点分析法建立电路方程（MNA），能进行直流分析（包括直流工作点、直流转移特性、直流传输曲线、直流灵敏度分析等），交流分析（包括电路噪声和失真分析）和大信号暂态分析（包括离散傅立叶分析）。 Pspice输出内容可包括：直流输出、交流输出、暂态输出、噪声输出等，也可包括任意节点的电压、支路(zh l)电流。输出可采用数据和曲线形式。 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Pspice通用(tngyng)电路仿真软件共五十三页Ps

16、pice的仿真(fn zhn)界面 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Pspice通用(tngyng)电路仿真软件共五十三页Pspice的仿真(fn zhn)结果电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Pspice通用(tngyng)电路仿真软件共五十三页 Saber软件十分适用数字模拟混合电路的仿真分析，电力电子电路往往正是这样的电路。Saber十分适合电力电子系统的仿真。Saber包括各种分析技术，它们是：电子、电力电子、机电、机械、光电、光学、液压控制、系统离散数字系统等。Saber有包括电力电子器件在内非常全面的元器件库。Saber可进行(jnxng)的分析有：直流工作点分析

17、、暂态分析、交流小信号频率响应分析、零极点分析、频谱分析、参数分析、直流传输分析、统计分析应力分析、故障分析等。Saber还有硬件描述语言MAST。 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Saber仿真(fn zhn)软件共五十三页Saber软件(run jin)界面电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Pspice通用(tngyng)电路仿真软件共五十三页 Matlab（Matrix Laboratory）由Mathworks公司推出的当前国际上最流行的数学分析软件，是一种以矩阵为基本编程单元程序设计语言。它提供了各种矩阵的运算(yn sun)与操作，并有较强的数据可视化功能。由于M

18、atlab有强大的矩阵运算和绘图功能，许多控制界的名家在自己擅长的专业领域编写了一些具有特殊意义的工具箱（Toolbox）,如控制工具箱、电力系统工具箱、系统辨识工具箱、小波信号工具箱、信号处理工具箱等。1992年Mathworks公司又推出的交互式模型输入与仿真环境Simulink使得Matlab为控制系统的仿真与CAD应用打开了崭新局面。利用Simulink的模块的功能，对电力电子系统层面的仿真变得十分方便和容易。基于Matlab的仿真方法将成为电力电子系统仿真分析和CAD的重要发展方向。 电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Matlab/Simulink数学计算软件(run jin

19、)共五十三页Matlab软件(run jin)界面电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术Matlab/Simulink数学计算软件(run jin)共五十三页 这种方法(fngf)综合各种不同应用软件于一体，使得各个应用程序在“程序流程控制软件” 的控制下依次进行仿真，最终得到仿真结果。 优点：使得一个实际中的电力电子系统的分析、设计、论证、实验、生产以及成本控制等众多流程全部自动化，使得产品的设计生产周期大大缩短。缺点：这是一种商业化的控制方法，并不全部适用于科学研究中。而且由于各个应用程序均出自于不同的软件公司，因此“程序流程控制软件” 的开发非常(fichng)困难。电力电子技术第五部分 电力电子其他相关技术电力电子系统的综合仿真共五十三页STEPProductDatabaseModel and Analysis Data FlowAP 210Program FlowControliSIGHTDevicesMEDICIControlMATLABCircuitsSABERMechanicalABAQU